JP2023108706A - Laser welding device and laser welding method - Google Patents

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通雄 櫻井
Michio Sakurai
範幸 松岡
Noriyuki Matsuoka
龍幸 中川
Tatsuyuki Nakagawa
潤司 藤原
Junji Fujiwara
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Abstract

To enable a weld-penetration depth of a deepest portion of a weld part to be accurately grasped, while laser-welding a work-piece.SOLUTION: An image fiber 30 has a plurality of cores 31 arranged with an interval from each other. The plurality of cores 31 are connected with a plurality of laser modules 15a respectively. First measurement light S1 is transmitted through the image fiber 30. Laser light L and the first measurement light S1 are concentrically superposed and then are emitted toward a work-piece 60. A light interferometer device 20 receives the first measurement light S1 reflected on the work-piece 60 to measure a weld-penetration depth of a weld part 65 of the work-piece 60. A control part 26 controls motion of the plurality of laser modules 15a so that the core 31 which emits the first measurement light S1 of the plurality of cores 31 is selectively switched, during laser welding of the work-piece 60.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザ溶接装置及びレーザ溶接方法に関するものである。 The present invention relates to a laser welding device and a laser welding method.

特許文献1には、溶接部における物体光のスポット径をレーザ光のスポット径よりも大きくして、物体光をキーホールの略全域に照射することで、物体光をキーホールの底部に照射できるようにしたレーザ溶接装置が開示されている。 In Patent Document 1, the object light can be applied to the bottom of the keyhole by making the spot diameter of the object light at the welded portion larger than the spot diameter of the laser light and irradiating the object light to substantially the entire area of the keyhole. A laser welding apparatus is disclosed.

特許文献2には、レーザヘッドに設けられたダイクロイックミラーの角度を変更して、計測光をキーホール内部で走査することで、キーホールの幅広い範囲で溶け込み深さを測定するようにしたレーザ装置が開示されている。 Patent Document 2 discloses a laser device that measures the penetration depth in a wide range of the keyhole by changing the angle of a dichroic mirror provided in the laser head and scanning the inside of the keyhole with measurement light. is disclosed.

特許第5252026号公報Japanese Patent No. 5252026 米国特許第10413995号明細書U.S. Patent No. 10413995

ここで、特許文献1の発明では、物体光のスポット径に応じて、溶接部の溶け込み深さを測定する際の分解能や測定領域が決定される。そのため、さらなる高分解能化や測定領域の拡大が困難である。 Here, in the invention of Patent Document 1, the resolution and the measurement area when measuring the penetration depth of the weld are determined according to the spot diameter of the object light. Therefore, it is difficult to further increase the resolution and expand the measurement area.

また、特許文献2の発明では、計測光を走査するための構成をレーザヘッドに搭載しているため、レーザヘッドやロボットが大型化してしまうという問題がある。 Moreover, in the invention of Patent Document 2, since the configuration for scanning the measurement light is mounted on the laser head, there is a problem that the size of the laser head and the robot increases.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワークのレーザ溶接中に、溶接部の最深部の溶け込み深さを正確に把握できるようにすることにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a point, and its object is to accurately grasp the penetration depth of the deepest portion of a welded portion during laser welding of a work.

第1の発明は、所定の溶接方向に沿ってレーザ光を出射しながらワークを溶接するレーザ溶接装置であって、前記レーザ光を発生させるレーザ発振器と、前記レーザ光とは波長の異なる測定光をそれぞれ発生させる複数のレーザモジュールを有する測定光発振器と、前記複数のレーザモジュールに対応してそれぞれの該レーザモジュールにそれぞれ接続される複数のコアを有し、前記測定光発振器で発生した前記測定光を伝送するイメージファイバと、前記レーザ光と、前記イメージファイバを介して伝送された前記測定光とを同軸状に重ね合わせて前記ワークに向けて出射するレーザヘッドと、前記ワークで反射した前記測定光を受け取って、該ワークの溶接部の溶け込み深さを測定する光干渉計装置と、前記ワークのレーザ溶接中に、前記複数のコアのうち前記測定光を出射させる該コアを選択的に切り替えるように、前記複数のレーザモジュールの動作を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。 A first invention is a laser welding apparatus for welding workpieces while emitting a laser beam along a predetermined welding direction, comprising: a laser oscillator for generating the laser beam; and a measuring beam having a wavelength different from that of the laser beam. and a plurality of cores respectively connected to the laser modules corresponding to the plurality of laser modules, wherein the measurement generated by the measurement light oscillator an image fiber that transmits light; a laser head that coaxially superimposes the laser light and the measurement light transmitted through the image fiber and emits the light toward the work; An optical interferometer device that receives measurement light and measures the penetration depth of a welded portion of the work, and selectively selects the core from among the plurality of cores that emits the measurement light during laser welding of the work. and a controller for controlling the operations of the plurality of laser modules so as to switch between them.

第1の発明では、イメージファイバは、互いに間隔をあけて配置された複数のコアを有する。複数のコアのそれぞれには、複数のレーザモジュールがそれぞれ接続される。測定光は、イメージファイバを介して伝送される。レーザ光と測定光とは、同軸状に重ね合わされてワークに向けて出射される。光干渉計装置では、ワークで反射した測定光を受け取って、ワークの溶接部の溶け込み深さが測定される。制御部は、ワークのレーザ溶接中に、複数のコアのうち測定光を出射させるコアを選択的に切り替えるように、複数のレーザモジュールの動作を制御する。 In the first invention, the image fiber has a plurality of cores spaced apart from each other. A plurality of laser modules are connected to each of the plurality of cores. Measurement light is transmitted through the image fiber. The laser light and the measurement light are coaxially superimposed and emitted toward the workpiece. The optical interferometer device receives the measurement light reflected by the work and measures the penetration depth of the welded portion of the work. The controller controls operations of the plurality of laser modules so as to selectively switch the core from which the measurement light is emitted out of the plurality of cores during laser welding of the workpiece.

このように、ワークのレーザ溶接中に、複数の異なる位置で溶接部の溶け込み深さを測定することで、複数の測定結果に基づいて、溶接部の最深部の溶け込み深さを正確に把握することができる。 In this way, by measuring the penetration depth of the welded part at multiple different positions during laser welding of the workpiece, the penetration depth of the deepest part of the welded part can be accurately grasped based on the results of multiple measurements. be able to.

第2の発明は、第1の発明において、前記光干渉計装置は、光干渉光学部と差分信号生成部とを含む検出部と、前記制御部とを有し、前記光干渉光学部は、前記測定光発振器の前記レーザモジュールから出射された前記測定光を、第1測定光と第2測定光とに分割するビームスプリッタと、前記第2測定光を反射するミラーとを有し、前記ビームスプリッタ及び前記ミラーは、前記複数のレーザモジュールに対応するように設けられ、前記差分信号生成部は、前記ワークで反射した前記第1測定光及び前記ミラーで反射した前記第2測定光を、前記ビームスプリッタを介して受け取って、該第1測定光及び該第2測定光の光路長の位相差を示す差分信号を生成し、前記制御部は、前記差分信号生成部で生成された差分信号に基づいて、前記ワークの前記溶接部の溶け込み深さを算出する演算部を有することを特徴とする。 In a second aspect based on the first aspect, the optical interferometer device has a detection section including an optical interference optical section and a differential signal generation section, and the control section, and the optical interference optical section includes: a beam splitter that splits the measurement light emitted from the laser module of the measurement light oscillator into a first measurement light and a second measurement light; and a mirror that reflects the second measurement light. The splitter and the mirrors are provided so as to correspond to the plurality of laser modules, and the differential signal generator divides the first measurement light reflected by the workpiece and the second measurement light reflected by the mirror into the received via a beam splitter to generate a difference signal indicating the phase difference between the optical path lengths of the first measurement light and the second measurement light; and a calculation unit for calculating the penetration depth of the welded portion of the workpiece based on the above.

第2の発明では、第1測定光及び第2測定光の光路長の位相差に基づいて、ワークの溶接部の溶け込み深さを算出することで、溶け込み深さを高精度に測定することができる。 In the second invention, by calculating the penetration depth of the welded portion of the workpiece based on the phase difference between the optical path lengths of the first measurement light and the second measurement light, the penetration depth can be measured with high accuracy. can.

第3の発明は、第1又は2の発明において、前記複数のコアは、前記イメージファイバの中心部から外周部に向かって間隔をあけて放射状に配置され、前記制御部は、前記測定光の出射位置を、前記イメージファイバの中心部から外周部の前記コアに向かう渦巻き状の軌跡に沿って移動させる制御を行うことを特徴とする。 In a third aspect based on the first or second aspect, the plurality of cores are radially arranged with intervals from the center of the image fiber toward the outer periphery, and the controller controls the measurement light. It is characterized in that the emission position is controlled to move along a spiral trajectory from the center of the image fiber toward the core on the outer periphery.

第3の発明では、レーザヘッドの移動に伴って溶接方向が変更された場合でも、測定光の出射パターンを切り替える必要が無く、測定光を連続して広範囲に出射することができる。 In the third invention, even when the welding direction is changed with the movement of the laser head, the measurement light can be continuously emitted over a wide range without switching the emission pattern of the measurement light.

第4の発明は、第3の発明において、前記制御部は、前記ワークの溶接開始位置では、前記測定光の出射位置を、前記イメージファイバの中心部から外周部の前記コアに向かう渦巻き状の軌跡に沿って移動させる制御を行う一方、前記ワークの溶接終了位置では、前記測定光の出射位置を、前記イメージファイバの外周部から中心部の前記コアに向かう渦巻き状の軌跡に沿って移動させる制御を行うことを特徴とする。 In a fourth aspect based on the third aspect, the control unit changes the emission position of the measurement light from the center of the image fiber to the core of the outer peripheral portion in a spiral shape at the welding start position of the workpiece. While performing control to move along the trajectory, at the welding end position of the work, the emission position of the measurement light is moved along the spiral trajectory from the outer peripheral portion of the image fiber to the core at the center. It is characterized by performing control.

第4の発明では、ワークの溶接開始位置と溶接終了位置において、溶接部の溶け込み深さの最深部を正確に把握することができる。 In the fourth invention, the deepest part of the penetration depth of the weld can be accurately grasped at the welding start position and the welding end position of the work.

具体的に、溶接開始位置では、ワークの溶接部の中心部が先行して溶融するため、中心部から外周部に向かって測定光の出射位置を移動させることで、溶け込み深さの最深部を正確に把握することができる。 Specifically, at the welding start position, the central part of the welded part of the workpiece melts first. can be accurately grasped.

また、溶接終了位置では、ワークの溶接部の外周部から中心部に向かって測定光の出射位置を移動させ、溶接終了位置の中心部に測定光を出射させることで、溶け込み深さの最深部を正確に把握することができる。 In addition, at the welding end position, by moving the emission position of the measurement light from the outer periphery toward the center of the welded part of the workpiece and emitting the measurement light to the center of the welding end position, the deepest part of the penetration depth can be accurately grasped.

第5の発明は、第1又は2の発明において、前記複数のコアは、前記溶接方向と交差する方向に間隔をあけて配置され、前記制御部は、前記測定光の出射位置を、前記溶接方向と交差する方向に沿って移動させる制御を行うことを特徴とする。 In a fifth invention based on the first or second invention, the plurality of cores are arranged at intervals in a direction intersecting the welding direction, and the controller controls the emission position of the measurement light to the welding direction. It is characterized by performing control to move along a direction intersecting with the direction.

第5の発明では、溶接方向と交差する方向に沿って測定光を出射して、測定光の出射範囲を広げながら、溶接部の溶け込み深さを測定することができる。 In the fifth invention, the penetration depth of the welded portion can be measured while expanding the emission range of the measurement light by emitting the measurement light along the direction intersecting the welding direction.

第6の発明は、第5の発明において、前記複数のコアは、前記溶接方向に沿って間隔をあけて配置され、前記制御部は、前記測定光の出射位置を、前記溶接方向に沿って移動させる制御を行うことを特徴とする。 In a sixth aspect based on the fifth aspect, the plurality of cores are arranged at intervals along the welding direction, and the control section adjusts the emission position of the measurement light along the welding direction to It is characterized by performing control to move.

第6の発明では、溶接方向と交差する方向に加えて溶接方向にも測定光をジグザグ状に出射して、測定光の出射範囲をさらに広げながら、溶接部の溶け込み深さを測定することができる。 In the sixth invention, the measurement light is emitted in a zigzag pattern not only in the direction intersecting the welding direction but also in the welding direction, so that the penetration depth of the weld can be measured while further expanding the emission range of the measurement light. can.

第7の発明は、第6の発明において、前記制御部は、前記測定光の出射位置を、前記溶接方向の下流側から上流側に向かって移動させる制御を行うことを特徴とする。 A seventh invention is characterized in that, in the sixth invention, the control section performs control to move the emission position of the measurement light from the downstream side toward the upstream side in the welding direction.

第7の発明では、溶接部の溶け込み深さは、溶接方向の上流側の方が、下流側よりも浅く測定される傾向にある。そのため、溶接方向の下流側から上流側にかけて測定することで、溶け込み深さの最深部を正確に測定することができる。 In the seventh invention, the weld penetration depth tends to be measured shallower on the upstream side in the welding direction than on the downstream side. Therefore, by measuring from the downstream side to the upstream side in the welding direction, the deepest portion of the penetration depth can be accurately measured.

第8の発明は、第1乃至7の発明のうち何れか1つにおいて、前記複数のレーザモジュールは、同じ波長の前記測定光を出射し、前記制御部は、前記測定光を前記複数のコアから異なるタイミングで出射させる制御を行うことを特徴とする。 In an eighth invention based on any one of the first to seventh inventions, the plurality of laser modules emit the measurement light of the same wavelength, and the control section directs the measurement light to the plurality of cores. It is characterized by performing control to emit from from at different timings.

第8の発明では、測定光を複数のコアから異なるタイミングで出射することで、測定光の出射範囲を徐々に広げながら、溶接部の溶け込み深さを測定することができる。 In the eighth invention, the penetration depth of the weld zone can be measured while the measurement light emission range is gradually expanded by emitting the measurement light from the plurality of cores at different timings.

第9の発明は、第1又は2の発明において、前記複数のレーザモジュールは、互いに異なる波長の前記測定光を出射し、前記制御部は、前記複数の測定光を前記複数のコアから同時に出射させる制御を行うことを特徴とする。 In a ninth aspect based on the first or second aspect, the plurality of laser modules emit the measurement light beams having wavelengths different from each other, and the controller simultaneously emits the plurality of measurement light beams from the plurality of cores. It is characterized by performing control to make

第9の発明では、互いに波長の異なる複数の測定光を、複数のコアから同時に出射することで、複数の異なる位置における溶接部の溶け込み深さを同時に測定することができる。 In the ninth invention, by simultaneously emitting a plurality of measurement lights having different wavelengths from a plurality of cores, the penetration depth of the welded portion at a plurality of different positions can be measured simultaneously.

第10の発明は、第1乃至9の発明のうち何れか1つにおいて、前記制御部は、さらに、前記光干渉計装置により前記ワークの前記溶接部における互いに異なる位置で測定された複数の溶け込み深さに基づいて、該溶接部における溶け込み形状を示す三次元データを取得することを特徴とする。 In a tenth aspect based on any one of the first to ninth aspects, the control unit further includes a plurality of penetrations measured at mutually different positions in the welded portion of the workpiece by the optical interferometer device. The method is characterized in that three-dimensional data representing the shape of penetration in the weld is acquired based on the depth.

第10の発明では、溶接部の溶け込み形状を示す三次元データを取得することで、溶け込み形状を把握し易くなる。 In the tenth invention, by acquiring three-dimensional data indicating the penetration shape of the welded portion, it becomes easier to grasp the penetration shape.

第11の発明は、第10の発明において、前記制御部で取得された前記三次元データを表示する表示部を備えたことを特徴とする。 According to an eleventh invention, in the tenth invention, a display section for displaying the three-dimensional data acquired by the control section is provided.

第11の発明では、溶接部の溶け込み形状を示す三次元データをモニタ等に表示することで、溶け込み形状を視覚的に把握し易くなる。 In the eleventh invention, by displaying three-dimensional data representing the penetration shape of the weld on a monitor or the like, it becomes easier to visually grasp the penetration shape.

第12の発明は、第10又は11の発明において、前記制御部は、取得した前記三次元データに基づいて、前記溶接部のビード幅を測定することを特徴とする。 According to a twelfth invention, in the tenth or eleventh invention, the controller measures the bead width of the weld based on the acquired three-dimensional data.

第12の発明では、溶接部の溶け込み形状を示す三次元データに基づいて、溶接部のビード幅を把握することができる。 In the twelfth invention, the bead width of the welded portion can be grasped based on the three-dimensional data indicating the penetration shape of the welded portion.

第13の発明は、所定の溶接方向に沿ってレーザ光を出射しながらワークを溶接するレーザ溶接方法であって、前記レーザ光と、複数のレーザモジュールにより該レーザ光とは波長の異なる測定光とを発生させる工程と、前記レーザ光と、前記複数のレーザモジュールに対応してそれぞれの該レーザモジュールにそれぞれ接続される複数のコアを有するイメージファイバを介して伝送された前記測定光とを同軸状に重ね合わせて前記ワークに向けて出射する工程と、前記ワークで反射した前記測定光に基づいて、該ワークの溶接部の溶け込み深さを測定する工程と、前記ワークのレーザ溶接中に、前記複数のコアのうち前記測定光を出射させる該コアを選択的に切り替えるように、前記複数のレーザモジュールの動作を制御する工程とを備えたことを特徴とする。 A thirteenth invention is a laser welding method for welding workpieces while emitting a laser beam along a predetermined welding direction, wherein the laser beam and a measuring beam having a different wavelength from the laser beam are generated by a plurality of laser modules. and coaxially transmitting the laser light and the measurement light transmitted through an image fiber having a plurality of cores respectively connected to the laser modules corresponding to the plurality of laser modules. A step of superimposing them in a shape and emitting them toward the work, a step of measuring the penetration depth of the welded portion of the work based on the measurement light reflected by the work, and during laser welding of the work, and a step of controlling operations of the plurality of laser modules so as to selectively switch the core from which the measurement light is emitted among the plurality of cores.

第13の発明では、ワークのレーザ溶接中に、複数の異なる位置で溶接部の溶け込み深さを測定することで、複数の測定結果に基づいて、溶接部の最深部の溶け込み深さを正確に把握することができる。 In the thirteenth invention, by measuring the penetration depth of the welded portion at a plurality of different positions during laser welding of the workpiece, the penetration depth of the deepest part of the welded portion can be accurately determined based on the plurality of measurement results. can grasp.

本発明によれば、ワークのレーザ溶接中に、溶接部の最深部の溶け込み深さを正確に把握することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the penetration depth of the deepest part of a welded part can be accurately grasped|ascertained during laser welding of a workpiece|work.

本実施形態1に係るレーザ溶接装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser welding apparatus which concerns on this Embodiment 1. FIG. 測定光の検出信号に対して高速フーリエ変換処理を実行して、溶け込み深さを算出した状態を示すグラフ図である。FIG. 10 is a graph showing a state in which a penetration depth is calculated by performing fast Fourier transform processing on a detection signal of measurement light; イメージファイバを入射端側から見たときの図である。It is a figure when an image fiber is seen from the incident end side. 複数のコアに対する第1測定光の入射順序と溶接方向との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the order of incidence of first measurement light on a plurality of cores and the welding direction; 第1コアから第9コアで測定された溶け込み深さの状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the penetration depth measured by the 1st core to the 9th core. 複数の異なる位置で測定された溶け込み深さを合成した三次元データを模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing three-dimensional data obtained by synthesizing penetration depths measured at a plurality of different positions; 表示部に表示させる三次元データを示す図である。It is a figure which shows the three-dimensional data displayed on a display part. 本実施形態1の変形例において、複数のコアに対する第1測定光の入射順序と溶接方向との関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the order of incidence of the first measurement light beams on a plurality of cores and the welding direction in a modification of Embodiment 1; 本実施形態2に係るイメージファイバを入射端側から見たときの図である。It is a figure when the image fiber which concerns on this Embodiment 2 is seen from the incident end side. 溶接終了位置における測定光の出射パターンを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an emission pattern of measurement light at a welding end position; 本実施形態2の変形例に係るイメージファイバを入射端側から見たときの図である。It is a figure when the image fiber which concerns on the modification of this Embodiment 2 is seen from the incident end side. 溶接終了位置における測定光の出射パターンを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an emission pattern of measurement light at a welding end position;

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the following description of preferred embodiments is essentially merely an example, and is not intended to limit the present invention, its applications, or its uses.

《実施形態1》
図1に示すように、レーザ溶接装置1は、レーザ光発振器10と、測定光発振器15と、光干渉計装置20と、イメージファイバ30と、レーザヘッド50と、ロボット2と、ロボット制御部16とを備える。
<<Embodiment 1>>
As shown in FIG. 1, the laser welding device 1 includes a laser beam oscillator 10, a measurement beam oscillator 15, an optical interferometer device 20, an image fiber 30, a laser head 50, a robot 2, and a robot controller 16. and

レーザ光発振器10は、レーザ光Lを発生させる。レーザ光発振器10は、伝送ファイバ11によってレーザヘッド50と接続される。レーザ光Lは、レーザ光発振器10から伝送ファイバ11を介して、レーザヘッド50に伝送される。 A laser beam oscillator 10 generates a laser beam L. As shown in FIG. The laser light oscillator 10 is connected with the laser head 50 by the transmission fiber 11 . A laser beam L is transmitted from the laser beam oscillator 10 to the laser head 50 via the transmission fiber 11 .

測定光発振器15は、複数のレーザモジュール15aを有する。複数のレーザモジュール15aは、レーザ光Lとは波長の異なる測定光Sをそれぞれ発生させる。複数のレーザモジュール15aは、同じ波長の測定光Sを出射する。なお、複数のレーザモジュール15aは、互いに異なる波長の測定光Sを出射するようにしてもよい。 The measurement light oscillator 15 has a plurality of laser modules 15a. A plurality of laser modules 15a generate measurement light S having a wavelength different from that of laser light L, respectively. A plurality of laser modules 15a emit measurement light S of the same wavelength. Note that the plurality of laser modules 15a may emit measurement light beams S having different wavelengths.

測定光発振器15のレーザモジュール15aで発生した測定光Sは、光干渉計装置20に入射する。なお、レーザ光Lと測定光Sとの波長差は、100nm以上とすることが好ましい。 The measurement light S generated by the laser module 15 a of the measurement light oscillator 15 enters the optical interferometer device 20 . The wavelength difference between the laser light L and the measurement light S is preferably 100 nm or more.

測定光発振器15は、レーザ光Lと波長が異なるとともに、波長幅の短い測定光Sを連続的に出射し、出射する測定光Sの中心波長を、周期的に変化させる。このように測定光Sの中心波長を周期的に変化させる動作を波長走査と呼ぶ。 The measurement light oscillator 15 continuously emits measurement light S having a wavelength different from that of the laser light L and having a short wavelength width, and periodically changes the center wavelength of the emitted measurement light S. The operation of periodically changing the central wavelength of the measurement light S in this way is called wavelength scanning.

光干渉計装置20は、Swept Source Optical Coherence Tomography(SS-OCT:波長走査型光干渉断層法)の技術を用いて、ワーク60の溶接部65の溶け込み深さを測定する。 The optical interferometer device 20 measures the penetration depth of the welded portion 65 of the workpiece 60 using the technique of Swept Source Optical Coherence Tomography (SS-OCT: wavelength scanning optical coherence tomography).

光干渉計装置20は、検出部21と、制御部26とを有する。検出部21は、光干渉光学部22と、差分信号生成部25とを含む。 The optical interferometer device 20 has a detector 21 and a controller 26 . The detector 21 includes a light interference optical unit 22 and a differential signal generator 25 .

光干渉光学部22は、複数のビームスプリッタ23と、複数の参照ミラー24とを有する。複数のビームスプリッタ23及び複数の参照ミラー24は、複数のレーザモジュール15aに対応するように設けられる。ビームスプリッタ23は、測定光発振器15のレーザモジュール15aから出射された測定光Sを、第1測定光S1と第2測定光S2とに分割する。 The light interference optical section 22 has multiple beam splitters 23 and multiple reference mirrors 24 . A plurality of beam splitters 23 and a plurality of reference mirrors 24 are provided so as to correspond to the plurality of laser modules 15a. The beam splitter 23 splits the measurement light S emitted from the laser module 15a of the measurement light oscillator 15 into a first measurement light S1 and a second measurement light S2.

第1測定光S1とは、測定対象である溶接部65に出射される測定光のことを意味し、第2測定光S2とは、基準面である参照ミラー24に出射される測定光を意味する。 The first measurement light S1 means the measurement light emitted to the welded portion 65 to be measured, and the second measurement light S2 means the measurement light emitted to the reference mirror 24 which is the reference plane. do.

参照ミラー24は、第2測定光S2を反射する。参照ミラー24で反射された第2測定光S2は、差分信号生成部25に導光される。第1測定光S1は、カプラ20aを介してイメージファイバ30に入射する。カプラ20aは、複数のビームスプリッタ23のそれぞれに対応して複数設けられる。第1測定光Sは、イメージファイバ30及びレーザヘッド50を介して、ワーク60の溶接部65に出射される。この際、第1測定光S1は、レーザヘッド50内の光学系によって、レーザ光Lと同軸状に重ね合わされる。 The reference mirror 24 reflects the second measurement light S2. The second measurement light S<b>2 reflected by the reference mirror 24 is guided to the differential signal generator 25 . The first measurement light S1 enters the image fiber 30 via the coupler 20a. A plurality of couplers 20 a are provided corresponding to each of the plurality of beam splitters 23 . The first measurement light S is emitted to the welded portion 65 of the work 60 via the image fiber 30 and the laser head 50 . At this time, the first measurement light S1 is coaxially superimposed on the laser light L by the optical system in the laser head 50 .

ワーク60の溶接部65に出射された第1測定光S1の一部は、溶接部65で反射され、イメージファイバ30を介して光干渉計装置20に入射する。光干渉計装置20に入射した第1測定光S1は、ビームスプリッタ23で反射され、差分信号生成部25に入射する。 A portion of the first measurement light S1 emitted to the welded portion 65 of the workpiece 60 is reflected by the welded portion 65 and enters the optical interferometer device 20 via the image fiber 30 . The first measurement light S1 that has entered the optical interferometer device 20 is reflected by the beam splitter 23 and enters the differential signal generator 25 .

ここで、ビームスプリッタ23を透過してから差分信号生成部25に入射されるまでに、第1測定光S1が通過した光路の長さを、第1測定光S1の光路長とする。 Here, the optical path length of the first measurement light S1 is defined as the optical path length of the first measurement light S1 after passing through the beam splitter 23 and entering the differential signal generator 25 .

第2測定光S2は、ビームスプリッタ23で反射され、参照ミラー24に導光される。参照ミラー24に導光された第2測定光S2は、参照ミラー24で反射した後、差分信号生成部25に入射する。 The second measurement light S2 is reflected by the beam splitter 23 and guided to the reference mirror 24 . The second measurement light S<b>2 guided to the reference mirror 24 is reflected by the reference mirror 24 and then enters the differential signal generator 25 .

ここで、ビームスプリッタ23で反射してから差分信号生成部25に入射されるまでに、第2測定光S2が通過した光路の長さを、第2測定光S2の光路長とする。第2測定光S2の光路長は、基準値として予め測定しておく。 Here, the length of the optical path through which the second measurement light S2 passes from being reflected by the beam splitter 23 to being incident on the difference signal generator 25 is defined as the optical path length of the second measurement light S2. The optical path length of the second measurement light S2 is measured in advance as a reference value.

通常、第1測定光S1の光路長と第2測定光S2の光路長は、同じになるように予め調整される。例えば、ワーク60に溶け込みが生じていない場合に、参照ミラー24は、2つの光路長が同じになるように位置が調整される。 Normally, the optical path length of the first measurement light S1 and the optical path length of the second measurement light S2 are adjusted in advance so as to be the same. For example, when the workpiece 60 does not melt, the reference mirror 24 is adjusted so that the two optical path lengths are the same.

このとき、第1測定光S1と第2測定光S2とが1つの光束に結合されることで干渉光となり、干渉光を示す検出信号が差分信号生成部25に入射される。 At this time, the first measurement light S<b>1 and the second measurement light S<b>2 are combined into one light beam to form interference light, and a detection signal indicating the interference light is incident on the differential signal generation section 25 .

差分信号生成部25は、ワーク60で反射した第1測定光S1及び参照ミラー24で反射した第2測定光S2を受け取って、第1測定光S1及び第2測定光S2の光路長の位相差を示す差分信号を生成する。 The difference signal generator 25 receives the first measurement light S1 reflected by the workpiece 60 and the second measurement light S2 reflected by the reference mirror 24, and calculates the phase difference between the optical path lengths of the first measurement light S1 and the second measurement light S2. to generate a differential signal indicative of

具体的に、差分信号生成部25は、差動ディテクタ25aと、A/D変換器25bとを有する。差動ディテクタ25aは、第1測定光S1及び第2測定光S2の干渉光に含まれるノイズの影響を除去する。差動ディテクタ25aは、ノイズを除去した干渉光を、その強度に応じて電気信号に変換して、第1測定光S1及び第2測定光S2の光路長の位相差を示す差分信号を生成する(図2参照)。差動ディテクタ25aは、生成した差分信号をA/D変換器25bへ出力する。 Specifically, the differential signal generator 25 has a differential detector 25a and an A/D converter 25b. The differential detector 25a removes the influence of noise contained in the interference light of the first measurement light S1 and the second measurement light S2. The differential detector 25a converts the noise-removed interference light into an electrical signal according to its intensity, and generates a differential signal indicating the phase difference between the optical path lengths of the first measurement light S1 and the second measurement light S2. (See Figure 2). The differential detector 25a outputs the generated differential signal to the A/D converter 25b.

A/D変換器25bには、波長走査の繰り返し周波数と同期したトリガ出力が、測定光発振器15から入力される。入力されたトリガ出力に基づくことで、A/D変換器25bは、測定光発振器15の繰り返しの周期と同期して、差動ディテクタ25aから出力される差分信号についての集録を行う。 A trigger output synchronized with the repetition frequency of wavelength scanning is input from the measurement light oscillator 15 to the A/D converter 25b. Based on the input trigger output, the A/D converter 25b synchronizes with the repetition period of the measurement light oscillator 15 and acquires the differential signal output from the differential detector 25a.

干渉光には、第1測定光S1と第2測定光S2との光路長差に応じた干渉が生じる。第1測定光S1と第2測定光S2の光路長の位相差を示す差分信号は、制御部26の演算部27へ出力される。演算部27は、入力された差分信号に基づいて、ワーク60の溶接部65の溶け込み深さを算出する。 Interference occurs in the interference light according to the optical path length difference between the first measurement light S1 and the second measurement light S2. A difference signal indicating the phase difference between the optical path lengths of the first measurement light S1 and the second measurement light S2 is output to the calculation section 27 of the control section 26 . The calculation unit 27 calculates the penetration depth of the welded portion 65 of the workpiece 60 based on the input difference signal.

具体的に、演算部27は、入力された差分信号に対して、高速フーリエ変換(FFT)処理を実行し、処理の結果に基づいて、溶接部65の溶け込み深さを算出する(図2参照)。 Specifically, the calculation unit 27 performs fast Fourier transform (FFT) processing on the input difference signal, and calculates the penetration depth of the welded portion 65 based on the processing result (see FIG. 2). ).

図3に示すように、イメージファイバ30は、複数のコア31と、クラッド32と、保護皮膜33とを有する。イメージファイバ30は、第1測定光S1をレーザヘッド50に伝送する。 As shown in FIG. 3, the image fiber 30 has a plurality of cores 31, clads 32, and protective coatings 33. As shown in FIG. The image fiber 30 transmits the first measurement light S1 to the laser head 50. As shown in FIG.

複数のコア31は、互いに間隔をあけて配置される。図3に示す例では、3行×3列で配置された合計9つのコア31を有する。コア31は、例えば、石英ガラスで構成される。本実施形態では、コア31の直径を10μm~100μmとしている。複数のコア31は、複数のレーザモジュール15aに対応してそれぞれ配置される。複数のコア31は、複数のレーザモジュール15aに対して直接又は間接的に接続される。 The multiple cores 31 are arranged at intervals from each other. The example shown in FIG. 3 has a total of nine cores 31 arranged in 3 rows×3 columns. The core 31 is made of quartz glass, for example. In this embodiment, the diameter of the core 31 is set to 10 μm to 100 μm. The plurality of cores 31 are arranged corresponding to the plurality of laser modules 15a. The plurality of cores 31 are directly or indirectly connected to the plurality of laser modules 15a.

クラッド32は、例えば、フッ素がドープされた石英ガラスで構成される。クラッド32の屈折率は、コア31の屈折率よりも低い。 The clad 32 is made of, for example, fluorine-doped quartz glass. The clad 32 has a lower refractive index than the core 31 .

クラッド32の外周部には、保護皮膜33が設けられる。保護皮膜33は、例えば、合成樹脂で構成される。保護皮膜33は、石英ガラスで構成されたコア31及びクラッド32を機械的に保護する。保護皮膜33は、イメージファイバ30から第1測定光S1が漏れ出したり、外部からイメージファイバ30に光が漏れ込むのを抑える。 A protective coating 33 is provided on the outer periphery of the clad 32 . The protective film 33 is made of synthetic resin, for example. The protective film 33 mechanically protects the core 31 and the clad 32 made of quartz glass. The protective coating 33 prevents the first measurement light S1 from leaking from the image fiber 30 and light from the outside to the image fiber 30 from leaking.

制御部26は、複数のレーザモジュール15aの動作を制御する。具体的に、制御部26は、ワーク60のレーザ溶接中に、複数のコア31のうち第1測定光Sを出射させるコア31を選択的に切り替えるように、複数のレーザモジュール15aの動作を制御する。本実施形態では、レーザ溶接速度を5m/minとしている。 The control unit 26 controls operations of the plurality of laser modules 15a. Specifically, the control unit 26 controls the operation of the plurality of laser modules 15a so as to selectively switch the core 31 that emits the first measurement light S among the plurality of cores 31 during laser welding of the workpiece 60. do. In this embodiment, the laser welding speed is 5 m/min.

ワーク60は、上下に重ね合わされた上側板61と下側板62とを有する。レーザ溶接装置1は、上側板61の上面にレーザ光Lを出射することで、上側板61と下側板62とを溶接する。 The workpiece 60 has an upper plate 61 and a lower plate 62 which are vertically superimposed. The laser welding device 1 welds the upper plate 61 and the lower plate 62 by emitting a laser beam L to the upper surface of the upper plate 61 .

レーザヘッド50は、第1コリメートレンズ51と、第2コリメートレンズ52と、ダイクロイックミラー53と、集光レンズ54と、XYZステージ55とを有する。 The laser head 50 has a first collimator lens 51 , a second collimator lens 52 , a dichroic mirror 53 , a condenser lens 54 and an XYZ stage 55 .

第1コリメートレンズ51は、伝送ファイバ11の出射端から出射されたレーザ光Lを平行化する。第2コリメートレンズ52は、イメージファイバ30の出射端から出射された第1測定光S1を平行化する。 The first collimator lens 51 collimates the laser light L emitted from the emission end of the transmission fiber 11 . The second collimator lens 52 collimates the first measurement light S1 emitted from the emission end of the image fiber 30. As shown in FIG.

XYZステージ55は、第2コリメートレンズ52の入射側に配置される。XYZステージ55には、イメージファイバ30の出射端が接続される。XYZステージ55は、ダイクロイックミラー53に対する第1測定光S1の入射位置を調整する。 The XYZ stage 55 is arranged on the incident side of the second collimating lens 52 . The output end of the image fiber 30 is connected to the XYZ stage 55 . The XYZ stage 55 adjusts the incident position of the first measurement light S1 with respect to the dichroic mirror 53 .

ダイクロイックミラー53は、レーザ光Lを透過するとともに、第1測定光S1を反射する。ダイクロイックミラー53は、レーザ光L及び第1測定光S1を同軸状に重ね合わせて、集光レンズ54に導光する。 The dichroic mirror 53 transmits the laser light L and reflects the first measurement light S1. The dichroic mirror 53 coaxially superimposes the laser light L and the first measurement light S1 and guides them to the condenser lens 54 .

集光レンズ54は、レーザ光L及び第1測定光S1を集光する。集光レンズ54で集光されたレーザ光L及び第1測定光S1は、ワーク60に出射される。 The condensing lens 54 converges the laser light L and the first measurement light S1. The laser light L and the first measurement light S1 condensed by the condensing lens 54 are emitted to the workpiece 60 .

なお、集光レンズ54は、ワーク60の溶接部65から反射した第1測定光S1を、ダイクロイックミラー53を介して、光干渉計装置20に再度、入射させる機能も有する。 The condenser lens 54 also has a function of causing the first measurement light S<b>1 reflected from the welded portion 65 of the work 60 to enter the optical interferometer device 20 again via the dichroic mirror 53 .

ロボット2は、ロボットアーム3を有する。ロボットアーム3の先端部には、レーザヘッド50が取り付けられる。ロボットアーム3は、複数の関節部4を有する。 The robot 2 has a robot arm 3 . A laser head 50 is attached to the tip of the robot arm 3 . The robot arm 3 has multiple joints 4 .

ロボット2は、ロボット制御部16からの指令に基づいて、レーザヘッド50を所定の溶接方向に沿って移動させ、ワーク60に対するレーザヘッド50の位置を変更する。これにより、ワーク60に対するレーザ光L及び第1測定光S1の位置を移動させ、レーザ溶接を行う。 The robot 2 moves the laser head 50 along a predetermined welding direction and changes the position of the laser head 50 with respect to the workpiece 60 based on a command from the robot control unit 16 . As a result, the positions of the laser beam L and the first measurement beam S1 with respect to the workpiece 60 are moved to perform laser welding.

ロボット制御部16は、レーザ光発振器10、レーザヘッド50、及びロボット2に接続される。ロボット制御部16は、レーザ光発振器10、レーザヘッド50、及びロボット2の動作を制御する。ロボット制御部16は、レーザヘッド50の移動速度の他に、レーザ光Lの出力開始や停止、レーザ光Lの出力強度などを制御する機能も備える。 The robot controller 16 is connected to the laser beam oscillator 10 , the laser head 50 and the robot 2 . The robot control unit 16 controls operations of the laser beam oscillator 10 , the laser head 50 and the robot 2 . The robot control unit 16 has a function of controlling the movement speed of the laser head 50 as well as the start and stop of the output of the laser light L, the output intensity of the laser light L, and the like.

レーザ溶接装置1では、上側板61と下側板62とを有するワーク60の溶接部65を溶接するのにあたり、ワーク60の上方から上側板61の上面にレーザ光Lが出射される。 In the laser welding apparatus 1 , a laser beam L is emitted from above the work 60 to the upper surface of the upper plate 61 when welding the welded portion 65 of the work 60 having the upper plate 61 and the lower plate 62 .

レーザ光Lが出射された溶接部65は、その上部から溶融して溶融池が形成される。溶接部65が溶融する際に、溶融池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66が形成される。ここでは、溶融池とキーホール66とを合わせて溶接部65として扱う。溶融池の溶接方向の後方には、溶融池が凝固することで溶接ビードが形成される。 The welded portion 65 irradiated with the laser beam L melts from its upper portion to form a molten pool. As the weld 65 melts, the molten metal evaporates from the molten pool, and the vapor pressure generated during evaporation forms the keyhole 66 . Here, the molten pool and the keyhole 66 are collectively treated as the welded portion 65 . A weld bead is formed behind the molten pool in the welding direction by solidification of the molten pool.

このとき、複数のレーザモジュール15aのうち1つのレーザモジュール15aから出射された第1測定光S1が、ダイクロイックミラー53により、レーザ光発振器10から出射されたレーザ光Lと同軸状に重ね合わされる。レーザ光Lと第1測定光S1とは、キーホール66の内部に出射される。出射された第1測定光S1は、キーホール66の底部で反射し、ダイクロイックミラー53を介して、光干渉計装置20に入射する。 At this time, the first measuring beam S1 emitted from one of the plurality of laser modules 15a is coaxially superimposed on the laser beam L emitted from the laser beam oscillator 10 by the dichroic mirror 53. The laser light L and the first measurement light S1 are emitted inside the keyhole 66 . The emitted first measurement light S<b>1 is reflected at the bottom of the keyhole 66 and enters the optical interferometer device 20 via the dichroic mirror 53 .

光干渉計装置20の差分信号生成部25では、第1測定光S1と第2測定光S2の光路長の位相差を示す差分信号が生成される。制御部26の演算部27では、差分信号に基づいて、キーホール66の深さを、溶接部65の溶け込み深さとして算出する。レーザ溶接装置1では、特定した溶け込み深さに基づいて、溶接部65の良否を判断するようにしている。 The difference signal generator 25 of the optical interferometer device 20 generates a difference signal indicating the phase difference between the optical path lengths of the first measurement light S1 and the second measurement light S2. The calculation unit 27 of the control unit 26 calculates the depth of the keyhole 66 as the penetration depth of the welded portion 65 based on the difference signal. In the laser welding device 1, the quality of the welded portion 65 is determined based on the identified penetration depth.

ところで、キーホール66は、溶接部65で溶融した金属が蒸発し、蒸発時の蒸気の圧力によって形成される。形成されるキーホール66の形状は、レーザ光Lの出射時間や溶融池の状態によって変化する。 By the way, the keyhole 66 is formed by the pressure of the vapor when the metal melted at the welded portion 65 evaporates. The shape of the keyhole 66 to be formed changes depending on the emission time of the laser light L and the state of the molten pool.

具体的に、キーホール66の溶接方向の前方の内壁部は、レーザヘッド50の移動速度(溶接速度)が速くなるほど、キーホール66の後方に向かって湾曲した形状となる傾向を示す。そのため、キーホール66の溶接方向の前方の内壁部では、溶け込みが浅い湾曲形状が生じてしまうこととなる。 Specifically, the front inner wall portion of the keyhole 66 in the welding direction tends to curve toward the rear of the keyhole 66 as the moving speed (welding speed) of the laser head 50 increases. Therefore, the front inner wall portion of the keyhole 66 in the welding direction has a curved shape with shallow penetration.

そこで、本実施形態では、溶接部65の最深部の溶け込み深さを正確に把握するために、複数の異なる位置で溶接部65の溶け込み深さを測定するようにした。 Therefore, in this embodiment, the penetration depth of the welded portion 65 is measured at a plurality of different positions in order to accurately grasp the penetration depth of the deepest portion of the welded portion 65 .

具体的に、図4に示すように、イメージファイバ30は、3行×3列の合計9つのコア31を有する。ここで、図4で上段のコア31を、左から順に、「コア1」、「コア2」、「コア3」と呼ぶ。図4で中段のコア31を、左から順に、「コア4」、「コア5」、「コア6」と呼ぶ。図4で下段のコア31を、左から順に、「コア7」、「コア8」、「コア9」と呼ぶ。 Specifically, as shown in FIG. 4, the image fiber 30 has a total of nine cores 31 arranged in three rows and three columns. Here, the upper cores 31 in FIG. 4 are called "core 1", "core 2", and "core 3" in order from the left. The middle cores 31 in FIG. 4 are called "core 4", "core 5", and "core 6" in order from the left. The cores 31 in the lower row in FIG. 4 are called "core 7", "core 8", and "core 9" in order from the left.

制御部26は、ワーク60のレーザ溶接中に、複数のレーザモジュール15aの動作を制御する。制御部26は、複数のコア31のうち第1測定光S1を出射させるコア31を選択的に切り替えるように、複数のレーザモジュール15aの出射タイミングを変更させる。 The control unit 26 controls the operation of the plurality of laser modules 15a during laser welding of the work 60. As shown in FIG. The control unit 26 changes the emission timings of the plurality of laser modules 15a so as to selectively switch the core 31 that emits the first measurement light S1 among the plurality of cores 31 .

図4でレーザヘッド50が右進している場合、つまり、溶接方向が右方向である場合、溶接方向の下流側に位置する「コア1」、「コア4」、「コア7」の順に、第1測定光S1を入射させる。「コア7」に第1測定光S1を入射させた後は、「コア2」、「コア5」、「コア8」の順に、第1測定光S1を入射させる。「コア8」に第1測定光S1を入射させた後は、「コア3」、「コア6」、「コア9」の順に、第1測定光S1を入射させる。その後、「コア1」に戻って、同様の動作を繰り返す。 When the laser head 50 is moving to the right in FIG. 4, that is, when the welding direction is rightward, "core 1", "core 4", and "core 7" positioned downstream in the welding direction are The first measurement light S1 is made incident. After the first measurement light S1 is made incident on the "core 7", the first measurement light S1 is caused to be made incident on the "core 2", the "core 5", and the "core 8" in this order. After the first measurement light S1 is made incident on the "core 8", the first measurement light S1 is caused to be made incident on the "core 3", the "core 6", and the "core 9" in this order. After that, it returns to "core 1" and repeats the same operation.

これにより、第1測定光S1の出射位置を、溶接方向と交差する方向、及び溶接方向に沿った方向にジグザグ状に移動させることで、第1測定光S1の出射範囲を広げながら、溶接部65の溶け込み深さを測定することができる。 As a result, by moving the emission position of the first measurement light S1 in a zigzag manner in a direction intersecting the welding direction and in a direction along the welding direction, the emission range of the first measurement light S1 is widened while 65 penetration depth can be measured.

また、溶接部65の溶け込み深さは、溶接方向の上流側の方が、下流側よりも浅く測定される傾向にある。そのため、第1測定光S1の出射位置を、溶接方向の下流側から上流側に向かって移動させることで、溶接部65の溶け込み深さの最深部を正確に測定することができる。 Further, the penetration depth of the welded portion 65 tends to be measured shallower on the upstream side in the welding direction than on the downstream side. Therefore, by moving the emission position of the first measurement light S1 from the downstream side toward the upstream side in the welding direction, the deepest penetration depth of the welded portion 65 can be accurately measured.

なお、第1測定光S1の出射位置を、溶接方向の上流側から下流側に向かって移動させるようにしてもよい。 Note that the emission position of the first measurement light S1 may be moved from the upstream side toward the downstream side in the welding direction.

そして、図4でレーザヘッド50が右進から前進に変化した場合、つまり、溶接方向が上方向である場合、溶接方向の下流側に位置する「コア7」、「コア8」、「コア9」の順に、第1測定光S1を入射させる。「コア9」に第1測定光S1を入射させた後は、「コア4」、「コア5」、「コア6」の順に、第1測定光S1を入射させる。「コア6」に第1測定光S1を入射させた後は、「コア1」、「コア2」、「コア3」の順に、第1測定光S1を入射させる。その後、「コア7」に戻って、同様の動作を繰り返す。 When the laser head 50 changes from rightward to forward in FIG. 4, that is, when the welding direction is upward, "core 7," "core 8," and "core 9" positioned downstream in the welding direction , the first measurement light S1 is made incident. After the first measurement light S1 is made incident on the "core 9", the first measurement light S1 is caused to be made incident on the "core 4", the "core 5", and the "core 6" in this order. After the first measurement light S1 is made incident on the "core 6", the first measurement light S1 is caused to be made incident on the "core 1", the "core 2", and the "core 3" in this order. After that, it returns to "core 7" and repeats the same operation.

なお、レーザヘッド50が前進から左進に変化した場合や、左進から後進に変化した場合についても同様に、第1測定光S1を入射させるコア31を、溶接方向の下流側から上流側に向かって切り替えるようにすればよいため、説明を省略する。 Similarly, when the laser head 50 changes from forward to left or from left to backward, the core 31, into which the first measurement beam S1 is incident, is moved from the downstream side to the upstream side in the welding direction. The explanation is omitted because it is only necessary to switch in the opposite direction.

図5に示すように、複数のコア31から第1測定光S1をそれぞれ出射して、溶接部65の複数箇所の溶け込み深さを測定する。ここで、図5のグラフ図の横軸である深さ(周波数)は、1~4の値を取っているが、1<2<3<4という関係にあり、「4」が最も溶け込み深さが深い値となる。 As shown in FIG. 5, the penetration depths of the welded portion 65 at a plurality of locations are measured by emitting the first measurement beams S1 from the plurality of cores 31, respectively. Here, the depth (frequency), which is the horizontal axis of the graph in FIG. is a deep value.

本実施形態では、キーホール66の開口径をφ0.5mm、キーホール66の最深部の深さを2~3mmと想定している。例えば、キーホール66の最深部の深さが3mmの場合、図5のグラフ図の深さ(周波数)の「4」が、3mmに相当する。 In this embodiment, it is assumed that the opening diameter of the keyhole 66 is φ0.5 mm and the depth of the deepest part of the keyhole 66 is 2 to 3 mm. For example, when the depth of the deepest part of the keyhole 66 is 3 mm, the depth (frequency) "4" in the graph of FIG. 5 corresponds to 3 mm.

制御部26は、ワーク60の溶接部65における互いに異なる位置で測定された複数の溶け込み深さに基づいて、溶接部65における溶け込み形状を示す三次元データを取得する。 The control unit 26 acquires three-dimensional data representing the shape of penetration in the welded portion 65 based on a plurality of penetration depths measured at different positions in the welded portion 65 of the workpiece 60 .

具体的に、図6に示すように、複数のコア31の位置と、各コア31での測定値とを合成した三次元データでは、溶接部65のキーホール66の形状を模式的に表現することができる。そして、図6に示す例では、複数のコア31のうち、「コア5」から出射した第1測定光S1で測定した溶け込み深さが、溶接部65の最深部であることが分かる。 Specifically, as shown in FIG. 6, three-dimensional data obtained by synthesizing the positions of the cores 31 and the measured values of each core 31 schematically expresses the shape of the keyhole 66 of the welded portion 65. be able to. In the example shown in FIG. 6, it can be seen that the penetration depth measured with the first measurement light S1 emitted from the “core 5” among the plurality of cores 31 is the deepest portion of the welded portion 65. As shown in FIG.

図7に示すように、制御部26で取得された三次元データを、表示部28で表示するようにしてもよい。このように、溶接部65の溶け込み形状を示す三次元データを表示部28に表示することで、溶接部65の溶け込み形状を視覚的に把握し易くなる。 As shown in FIG. 7, the three-dimensional data acquired by the control unit 26 may be displayed on the display unit 28. FIG. By displaying the three-dimensional data representing the penetration shape of the welded portion 65 on the display unit 28 in this manner, the penetration shape of the welded portion 65 can be visually grasped easily.

また、制御部26は、取得した三次元データに基づいて、溶接部65のビード幅Wを測定するようにしてもよい。例えば、図6で上段の「コア1」から出射された第1測定光S1の出射位置と、図6で下段の「コア7」から出射された第1測定光S1の出射位置との間の距離を測定することで、溶接部65のビード幅Wを把握することができる(図7参照)。 Also, the control unit 26 may measure the bead width W of the welded portion 65 based on the acquired three-dimensional data. For example, between the emission position of the first measurement light S1 emitted from the upper "core 1" in FIG. 6 and the emission position of the first measurement light S1 emitted from the lower "core 7" in FIG. By measuring the distance, the bead width W of the welded portion 65 can be grasped (see FIG. 7).

なお、本実施形態では、3行×3列の合計9つのコア31を有するイメージファイバ30を用いた構成について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、5行×5列の合計25つのコア31を有するイメージファイバ30を用いてもよい。この場合、9つのコア31を有するイメージファイバ30よりも測定箇所を増やすことができるので、溶接部65の溶け込み深さをより正確に把握することができる。また、溶接部65における溶け込み形状を示す三次元データの分解能が高まるので、溶接部65のキーホール66の形状をより滑らかに表現することができる。 In this embodiment, the configuration using the image fiber 30 having a total of nine cores 31 of 3 rows×3 columns has been described, but the configuration is not limited to this configuration. For example, an image fiber 30 having a total of 25 cores 31 of 5 rows×5 columns may be used. In this case, since the number of measurement points can be increased compared to the image fiber 30 having nine cores 31, the penetration depth of the welded portion 65 can be grasped more accurately. Moreover, since the resolution of the three-dimensional data representing the penetration shape of the welded portion 65 is enhanced, the shape of the keyhole 66 of the welded portion 65 can be expressed more smoothly.

-実施形態1の変形例-
以下、前記実施形態1と同じ部分については、同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
-Modification of Embodiment 1-
In the following, the same reference numerals are given to the same parts as in the first embodiment, and only the points of difference will be described.

本変形例では、複数のコア31に対する第1測定光S1の入射順序が、実施形態1とは異なっている。 In this modified example, the order of incidence of the first measurement light S1 on the plurality of cores 31 is different from that in the first embodiment.

具体的に、図8でレーザヘッド50が右進している場合、つまり、溶接方向が右方向である場合、溶接方向の下流側に位置する「コア1」、「コア4」、「コア7」の順に、第1測定光S1を入射させる。「コア7」に第1測定光S1を入射させた後は、「コア8」、「コア5」、「コア2」の順に、第1測定光S1を入射させる。「コア2」に第1測定光S1を入射させた後は、「コア3」、「コア6」、「コア9」の順に、第1測定光S1を入射させる。その後、「コア1」に戻って、同様の動作を繰り返す。 Specifically, when the laser head 50 is moving to the right in FIG. , the first measurement light S1 is made incident. After the first measurement light S1 is made incident on the "core 7", the first measurement light S1 is made incident on the "core 8", the "core 5", and the "core 2" in this order. After the first measurement light S1 is made incident on the "core 2", the first measurement light S1 is caused to be made incident on the "core 3", the "core 6", and the "core 9" in this order. After that, it returns to "core 1" and repeats the same operation.

そして、図8でレーザヘッド50が右進から前進に変化した場合、つまり、溶接方向が上方向である場合、溶接方向の下流側に位置する「コア7」、「コア8」、「コア9」の順に、第1測定光S1を入射させる。「コア9」に第1測定光S1を入射させた後は、「コア6」、「コア5」、「コア4」の順に、第1測定光S1を入射させる。「コア4」に第1測定光S1を入射させた後は、「コア1」、「コア2」、「コア3」の順に、第1測定光S1を入射させる。その後、「コア7」に戻って、同様の動作を繰り返す。 When the laser head 50 changes from rightward to forward in FIG. 8, that is, when the welding direction is upward, "core 7," "core 8," and "core 9" positioned downstream in the welding direction , the first measurement light S1 is made incident. After the first measurement light S1 is made incident on the "core 9", the first measurement light S1 is made incident on the "core 6", the "core 5", and the "core 4" in this order. After the first measurement light S1 is made incident on the "core 4", the first measurement light S1 is caused to be made incident on the "core 1", the "core 2", and the "core 3" in this order. After that, it returns to "core 7" and repeats the same operation.

なお、レーザヘッド50が前進から左進に変化した場合や、左進から後進に変化した場合についても同様に、第1測定光S1を入射させるコア31を、溶接方向の下流側から上流側に向かって切り替えるようにすればよいため、説明を省略する。 Similarly, when the laser head 50 changes from forward to left or from left to backward, the core 31, into which the first measurement beam S1 is incident, is moved from the downstream side to the upstream side in the welding direction. The explanation is omitted because it is only necessary to switch in the opposite direction.

なお、第1測定光S1の出射位置を、溶接方向の上流側から下流側に向かって移動させるようにしてもよい。 Note that the emission position of the first measurement light S1 may be moved from the upstream side toward the downstream side in the welding direction.

《実施形態2》
図9に示すように、イメージファイバ30は、複数のコア31と、クラッド32とを有する。なお、保護皮膜については、図示を省略している。
<<Embodiment 2>>
As shown in FIG. 9, the image fiber 30 has multiple cores 31 and a clad 32 . Illustration of the protective film is omitted.

複数のコア31は、イメージファイバ30の中心部から外周部に向かって間隔をあけて放射状に配置される。図9に示す例では、中心部のコア31の周囲に沿って、6つのコア31が間隔をあけて配置される。 The plurality of cores 31 are radially arranged at intervals from the central portion of the image fiber 30 toward the outer peripheral portion. In the example shown in FIG. 9, six cores 31 are arranged at intervals along the circumference of the central core 31 .

制御部26は、第1測定光S1の出射位置を、イメージファイバ30の中心部から外周部のコア31に向かう渦巻き状の軌跡に沿って移動させる制御を行う。図9に示す例では、イメージファイバ30の中心部のコア31に第1測定光S1を入射させた後、図9で右上のコア31に第1測定光S1を入射させる。その後、イメージファイバ30の外周部のコア31に沿って、第1測定光S1の入射位置を、時計回り方向に順番に移動させる。 The control unit 26 performs control to move the emission position of the first measurement light S1 along a spiral trajectory from the central portion of the image fiber 30 toward the core 31 at the outer peripheral portion. In the example shown in FIG. 9, after the first measurement light S1 is made incident on the central core 31 of the image fiber 30, the first measurement light S1 is made incident on the upper right core 31 in FIG. After that, along the core 31 of the outer peripheral portion of the image fiber 30, the incident position of the first measurement light S1 is sequentially moved in the clockwise direction.

そして、図9で左上のコア31まで第1測定光S1を入射させた後、イメージファイバ30の中心部のコア31に第1測定光S1を入射させ、同様の動作を繰り返す。なお、第1測定光S1の入射位置を、中心部のコア31に戻さずに、外周部のコア31に沿って周回させるようにしてもよい。 Then, after the first measurement light S1 is made incident up to the upper left core 31 in FIG. 9, the first measurement light S1 is caused to be made incident on the central core 31 of the image fiber 30, and the same operation is repeated. It should be noted that the incident position of the first measurement light S1 may be circulated along the core 31 in the outer peripheral portion without returning to the core 31 in the central portion.

このようにすれば、レーザヘッド50の移動に伴って溶接方向が変更された場合でも、第1測定光S1の出射パターンを切り替える必要が無く、第1測定光S1を連続して広範囲に出射することができる。 In this way, even when the welding direction is changed with the movement of the laser head 50, it is not necessary to switch the emission pattern of the first measurement light S1, and the first measurement light S1 can be continuously emitted over a wide range. be able to.

また、本実施形態では、ワーク60の溶接開始位置と溶接終了位置とで、第1測定光S1の出射パターンを変更するようにしている。 Further, in this embodiment, the emission pattern of the first measurement light S1 is changed between the welding start position and the welding end position of the workpiece 60. As shown in FIG.

具体的に、ワーク60の溶接開始位置では、図9に示すように、第1測定光S1の出射位置を、イメージファイバ30の中心部から外周部のコア31に向かう渦巻き状の軌跡に沿って移動させる。 Specifically, at the welding start position of the workpiece 60, as shown in FIG. move.

具体的に、溶接開始位置では、ワーク60の溶接部65の中心部が先行して溶融するため、溶接部65の中心部から外周部に向かって第1測定光S1の出射位置を移動させることで、溶け込み深さの最深部を正確に把握することができる。 Specifically, at the welding start position, the central portion of the welded portion 65 of the workpiece 60 melts first, so the emission position of the first measurement light S1 should be moved from the central portion of the welded portion 65 toward the outer peripheral portion. , the deepest part of the penetration depth can be accurately grasped.

一方、ワーク60の溶接終了位置では、図9に示すように、第1測定光S1の出射位置を、イメージファイバ30の外周部から中心部のコア31に向かう渦巻き状の軌跡に沿って移動させる。 On the other hand, at the welding end position of the workpiece 60, as shown in FIG. 9, the emission position of the first measurement light S1 is moved along a spiral trajectory from the outer peripheral portion of the image fiber 30 toward the central core 31. .

具体的に、溶接終了位置では、ワーク60の溶接部65の外周部から中心部に向かって第1測定光S1の出射位置を移動させ、溶接終了位置の中心部に第1測定光S1を出射させることで、溶け込み深さの最深部を正確に把握することができる。 Specifically, at the welding end position, the emission position of the first measurement light S1 is moved from the outer periphery toward the center of the welded portion 65 of the workpiece 60, and the first measurement light S1 is emitted to the center of the welding end position. By doing so, the deepest part of the penetration depth can be accurately grasped.

-実施形態2の変形例-
図10に示すように、イメージファイバ30は、複数のコア31と、クラッド32とを有する。なお、保護皮膜については、図示を省略している。
-Modification of Embodiment 2-
As shown in FIG. 10, the image fiber 30 has multiple cores 31 and a clad 32 . Illustration of the protective film is omitted.

複数のコア31は、イメージファイバ30の中心部から外周部に向かう渦巻き形状となるように、互いに間隔をあけて配置される。 The plurality of cores 31 are arranged at intervals so as to form a spiral shape extending from the central portion of the image fiber 30 toward the outer peripheral portion.

制御部26は、第1測定光S1の出射位置を、イメージファイバ30の中心部から外周部のコア31に向かう渦巻き状の軌跡に沿って移動させる制御を行う。 The control unit 26 performs control to move the emission position of the first measurement light S1 along a spiral trajectory from the central portion of the image fiber 30 toward the core 31 at the outer peripheral portion.

このようにすれば、レーザヘッド50の移動に伴って溶接方向が変更された場合でも、第1測定光S1の出射パターンを切り替える必要が無く、第1測定光S1を連続して広範囲に出射することができる。 In this way, even when the welding direction is changed with the movement of the laser head 50, it is not necessary to switch the emission pattern of the first measurement light S1, and the first measurement light S1 can be continuously emitted over a wide range. be able to.

また、本変形例では、ワーク60の溶接開始位置と溶接終了位置とで、第1測定光S1の出射パターンを変更するようにしている。 Further, in this modification, the emission pattern of the first measurement light S1 is changed between the welding start position and the welding end position of the workpiece 60. FIG.

具体的に、ワーク60の溶接開始位置では、図10に示すように、第1測定光S1の出射位置を、イメージファイバ30の中心部から外周部のコア31に向かう渦巻き状の軌跡に沿って移動させる。 Specifically, at the welding start position of the workpiece 60, as shown in FIG. move.

一方、ワーク60の溶接終了位置では、図11に示すように、第1測定光S1の出射位置を、イメージファイバ30の外周部から中心部のコア31に向かう渦巻き状の軌跡に沿って移動させる。 On the other hand, at the welding end position of the workpiece 60, as shown in FIG. 11, the emission position of the first measurement light S1 is moved along a spiral trajectory from the outer peripheral portion of the image fiber 30 toward the central core 31. .

《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
<<Other embodiments>>
The above embodiment may be configured as follows.

本実施形態では、複数のレーザモジュール15aは、同じ波長の第1測定光S1を出射し、制御部26は、第1測定光Sを複数のコア31から異なるタイミングで出射させる制御を行うようにしたが、この形態に限定するものではない。 In this embodiment, the plurality of laser modules 15a emit the first measurement light beams S1 of the same wavelength, and the control unit 26 controls the plurality of cores 31 to emit the first measurement light beams S at different timings. However, it is not limited to this form.

例えば、複数のレーザモジュール15aは、互いに異なる波長の第1測定光S1を出射し、制御部26は、複数の第1測定光S1を複数のコア31から同時に出射させる制御を行うようにしてもよい。 For example, the plurality of laser modules 15a may emit first measurement light beams S1 having different wavelengths, and the control unit 26 may perform control to simultaneously emit the plurality of first measurement light beams S1 from the plurality of cores 31. good.

具体的に、複数のレーザモジュール15aのうち1つから出射される第1測定光S1の波長を1300nmとした場合、その他のレーザモジュール15aから出射される第1測定光S1の波長を、1350nm、1400nm、・・・となるように、50nmずつずらすようにすればよい。 Specifically, when the wavelength of the first measurement light S1 emitted from one of the plurality of laser modules 15a is set to 1300 nm, the wavelengths of the first measurement light S1 emitted from the other laser modules 15a are set to 1350 nm, 1400 nm, . . .

このように、互いに波長の異なる複数の第1測定光S1を、複数のコア31から同時に出射することで、複数の異なる位置における溶接部65の溶け込み深さを同時に測定することができる。 In this manner, by simultaneously emitting a plurality of first measurement beams S1 having different wavelengths from a plurality of cores 31, it is possible to simultaneously measure the penetration depth of welded portion 65 at a plurality of different positions.

また、本実施形態では、制御部26の演算部27において、光干渉計装置20の差分信号生成部25からの差分信号を受けてワーク60の溶接部65の溶け込み深さを算出するようにしているが、光干渉計装置20自体に別の演算部(図示せず)を設けて、ワーク60の溶接部65の溶け込み深さを算出するようにしてもよい。 Further, in the present embodiment, the calculation unit 27 of the control unit 26 receives the difference signal from the difference signal generation unit 25 of the optical interferometer device 20 and calculates the penetration depth of the welded portion 65 of the workpiece 60. However, the optical interferometer device 20 itself may be provided with another calculation unit (not shown) to calculate the penetration depth of the welded portion 65 of the workpiece 60 .

また、本実施形態では、光干渉計装置20は、光干渉光学部22と差分信号生成部25とを含む検出部21を有する構成としたが、差分信号生成部25を別体で設けるようにしてもよい。 In the present embodiment, the optical interferometer device 20 is configured to have the detection section 21 including the optical interference optical section 22 and the differential signal generation section 25. However, the differential signal generation section 25 is provided separately. may

また、本実施形態では、ロボット制御部16と、光干渉計装置20の制御部26とを別体で構成するようにしたが、ロボット制御部16が、光干渉計装置20の制御部26の機能を含むようにしてもよい。 Further, in the present embodiment, the robot control unit 16 and the control unit 26 of the optical interferometer device 20 are configured separately. You may make it contain a function.

以上説明したように、本発明は、ワークのレーザ溶接中に、溶接部の最深部の溶け込み深さを正確に把握することができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。 INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention is extremely useful and industrial because it provides a highly practical effect that the penetration depth of the deepest part of the welded portion can be accurately grasped during laser welding of the workpiece. availability is high.

1 レーザ溶接装置
10 レーザ光発振器
15 測定光発振器
15a レーザモジュール
20 光干渉計装置
21 検出部
22 光干渉光学部
23 ビームスプリッタ
24 参照ミラー(ミラー)
25 差分信号生成部
26 制御部
27 演算部
28 表示部
30 イメージファイバ
31 コア
50 レーザヘッド
60 ワーク
65 溶接部
L レーザ光
S 測定光
S1 第1測定光
S2 第2測定光
Reference Signs List 1 laser welding device 10 laser beam oscillator 15 measurement beam oscillator 15a laser module 20 optical interferometer device 21 detector 22 optical interference optical unit 23 beam splitter 24 reference mirror (mirror)
25 differential signal generation section 26 control section 27 calculation section 28 display section 30 image fiber 31 core 50 laser head 60 workpiece 65 welding section L laser light S measurement light S1 first measurement light S2 second measurement light

Claims (13)

所定の溶接方向に沿ってレーザ光を出射しながらワークを溶接するレーザ溶接装置であって、
前記レーザ光を発生させるレーザ発振器と、
前記レーザ光とは波長の異なる測定光をそれぞれ発生させる複数のレーザモジュールを有する測定光発振器と、
前記複数のレーザモジュールに対応してそれぞれの該レーザモジュールにそれぞれ接続される複数のコアを有し、前記測定光発振器で発生した前記測定光を伝送するイメージファイバと、
前記レーザ光と、前記イメージファイバを介して伝送された前記測定光とを同軸状に重ね合わせて前記ワークに向けて出射するレーザヘッドと、
前記ワークで反射した前記測定光を受け取って、該ワークの溶接部の溶け込み深さを測定する光干渉計装置と、
前記ワークのレーザ溶接中に、前記複数のコアのうち前記測定光を出射させる該コアを選択的に切り替えるように、前記複数のレーザモジュールの動作を制御する制御部とを備えた
ことを特徴とするレーザ溶接装置。
A laser welding device that welds a workpiece while emitting a laser beam along a predetermined welding direction,
a laser oscillator that generates the laser light;
a measurement light oscillator having a plurality of laser modules each generating measurement light having a wavelength different from that of the laser light;
an image fiber having a plurality of cores corresponding to the plurality of laser modules and connected to each of the laser modules, the image fiber transmitting the measurement light generated by the measurement light oscillator;
a laser head that coaxially superimposes the laser light and the measurement light transmitted through the image fiber and emits the laser light toward the workpiece;
an optical interferometer device that receives the measurement light reflected by the work and measures the penetration depth of the welded portion of the work;
and a controller for controlling the operation of the plurality of laser modules so as to selectively switch between the plurality of cores that emit the measurement light during laser welding of the workpiece. laser welding equipment.
請求項1において、
前記光干渉計装置は、光干渉光学部と差分信号生成部とを含む検出部と、前記制御部とを有し、
前記光干渉光学部は、
前記測定光発振器の前記レーザモジュールから出射された前記測定光を、第1測定光と第2測定光とに分割するビームスプリッタと、
前記第2測定光を反射するミラーとを有し、
前記ビームスプリッタ及び前記ミラーは、前記複数のレーザモジュールに対応するように設けられ、
前記差分信号生成部は、前記ワークで反射した前記第1測定光及び前記ミラーで反射した前記第2測定光を、前記ビームスプリッタを介して受け取って、該第1測定光及び該第2測定光の光路長の位相差を示す差分信号を生成し、
前記制御部は、前記差分信号生成部で生成された差分信号に基づいて、前記ワークの前記溶接部の溶け込み深さを算出する演算部を有する
ことを特徴とするレーザ溶接装置。
In claim 1,
The optical interferometer device has a detection unit including an optical interference optical unit and a differential signal generation unit, and the control unit,
The optical interference optical unit includes
a beam splitter that splits the measurement light emitted from the laser module of the measurement light oscillator into a first measurement light and a second measurement light;
and a mirror that reflects the second measurement light,
the beam splitter and the mirror are provided to correspond to the plurality of laser modules;
The differential signal generator receives the first measurement light reflected by the workpiece and the second measurement light reflected by the mirror via the beam splitter, and outputs the first measurement light and the second measurement light generating a differential signal indicative of the phase difference of the optical path lengths of
The laser welding device, wherein the control unit has a calculation unit that calculates a penetration depth of the welded portion of the workpiece based on the difference signal generated by the difference signal generation unit.
請求項1又は2において、
前記複数のコアは、前記イメージファイバの中心部から外周部に向かって間隔をあけて放射状に配置され、
前記制御部は、前記測定光の出射位置を、前記イメージファイバの中心部から外周部の前記コアに向かう渦巻き状の軌跡に沿って移動させる制御を行う
ことを特徴とするレーザ溶接装置。
In claim 1 or 2,
The plurality of cores are radially arranged at intervals from the center of the image fiber toward the outer periphery,
The laser welding device, wherein the control unit controls the emission position of the measurement light to move along a spiral trajectory from the central portion of the image fiber toward the core at the outer peripheral portion.
請求項3において、
前記制御部は、
前記ワークの溶接開始位置では、前記測定光の出射位置を、前記イメージファイバの中心部から外周部の前記コアに向かう渦巻き状の軌跡に沿って移動させる制御を行う一方、
前記ワークの溶接終了位置では、前記測定光の出射位置を、前記イメージファイバの外周部から中心部の前記コアに向かう渦巻き状の軌跡に沿って移動させる制御を行う
ことを特徴とするレーザ溶接装置。
In claim 3,
The control unit
At the welding start position of the workpiece, control is performed to move the emission position of the measurement light along a spiral trajectory from the center of the image fiber toward the core on the outer periphery,
A laser welding apparatus characterized in that, at the welding end position of the workpiece, control is performed such that the emission position of the measurement light is moved along a spiral trajectory from the outer periphery of the image fiber toward the core at the center. .
請求項1又は2において、
前記複数のコアは、前記溶接方向と交差する方向に間隔をあけて配置され、
前記制御部は、前記測定光の出射位置を、前記溶接方向と交差する方向に沿って移動させる制御を行う
ことを特徴とするレーザ溶接装置。
In claim 1 or 2,
The plurality of cores are spaced apart in a direction intersecting the welding direction,
The laser welding device, wherein the control section performs control to move the emission position of the measurement light along a direction intersecting with the welding direction.
請求項5において、
前記複数のコアは、前記溶接方向に沿って間隔をあけて配置され、
前記制御部は、前記測定光の出射位置を、前記溶接方向に沿って移動させる制御を行う
ことを特徴とするレーザ溶接装置。
In claim 5,
The plurality of cores are spaced apart along the welding direction,
The laser welding device, wherein the control section performs control to move the emission position of the measurement light along the welding direction.
請求項6において、
前記制御部は、前記測定光の出射位置を、前記溶接方向の下流側から上流側に向かって移動させる制御を行う
ことを特徴とするレーザ溶接装置。
In claim 6,
The laser welding apparatus, wherein the control section performs control to move the emission position of the measurement light from the downstream side toward the upstream side in the welding direction.
請求項1乃至7のうち何れか1つにおいて、
前記複数のレーザモジュールは、同じ波長の前記測定光を出射し、
前記制御部は、前記測定光を前記複数のコアから異なるタイミングで出射させる制御を行う
ことを特徴とするレーザ溶接装置。
In any one of claims 1 to 7,
The plurality of laser modules emit the measurement light of the same wavelength,
The laser welding device, wherein the control section controls the measurement beams to be emitted from the plurality of cores at different timings.
請求項1又は2において、
前記複数のレーザモジュールは、互いに異なる波長の前記測定光を出射し、
前記制御部は、前記複数の測定光を前記複数のコアから同時に出射させる制御を行う
ことを特徴とするレーザ溶接装置。
In claim 1 or 2,
the plurality of laser modules emit the measurement light beams having wavelengths different from each other;
The laser welding device, wherein the control section controls the simultaneous emission of the plurality of measurement beams from the plurality of cores.
請求項1乃至9のうち何れか1つにおいて、
前記制御部は、さらに、前記光干渉計装置により前記ワークの前記溶接部における互いに異なる位置で測定された複数の溶け込み深さに基づいて、該溶接部における溶け込み形状を示す三次元データを取得する
ことを特徴とするレーザ溶接装置。
In any one of claims 1 to 9,
The control unit further acquires three-dimensional data indicating a penetration shape in the weld based on a plurality of penetration depths measured at mutually different positions in the weld of the work by the optical interferometer device. A laser welding device characterized by:
請求項10において、
前記制御部で取得された前記三次元データを表示する表示部を備えた
ことを特徴とするレーザ溶接装置。
In claim 10,
A laser welding apparatus comprising a display section for displaying the three-dimensional data acquired by the control section.
請求項10又は11において、
前記制御部は、取得した前記三次元データに基づいて、前記溶接部のビード幅を測定する
ことを特徴とするレーザ溶接装置。
In claim 10 or 11,
The laser welding device, wherein the control unit measures a bead width of the welded portion based on the acquired three-dimensional data.
所定の溶接方向に沿ってレーザ光を出射しながらワークを溶接するレーザ溶接方法であって、
前記レーザ光と、複数のレーザモジュールにより該レーザ光とは波長の異なる測定光とを発生させる工程と、
前記レーザ光と、前記複数のレーザモジュールに対応してそれぞれの該レーザモジュールにそれぞれ接続される複数のコアを有するイメージファイバを介して伝送された前記測定光とを同軸状に重ね合わせて前記ワークに向けて出射する工程と、
前記ワークで反射した前記測定光に基づいて、該ワークの溶接部の溶け込み深さを測定する工程と、
前記ワークのレーザ溶接中に、前記複数のコアのうち前記測定光を出射させる該コアを選択的に切り替えるように、前記複数のレーザモジュールの動作を制御する工程とを備えた
ことを特徴とするレーザ溶接方法。
A laser welding method for welding a workpiece while emitting a laser beam along a predetermined welding direction,
a step of generating the laser light and measurement light having a wavelength different from that of the laser light using a plurality of laser modules;
The laser light and the measurement light transmitted through image fibers having a plurality of cores respectively connected to the laser modules corresponding to the plurality of laser modules are coaxially overlapped to form the workpiece. emitting toward
measuring the penetration depth of the welded portion of the workpiece based on the measurement light reflected by the workpiece;
and a step of controlling operations of the plurality of laser modules so as to selectively switch between the plurality of cores that emit the measurement light during laser welding of the workpiece. laser welding method.
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