JP3114830B2 - Laser welding control method and apparatus - Google Patents

Laser welding control method and apparatus

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JP3114830B2
JP3114830B2 JP04306743A JP30674392A JP3114830B2 JP 3114830 B2 JP3114830 B2 JP 3114830B2 JP 04306743 A JP04306743 A JP 04306743A JP 30674392 A JP30674392 A JP 30674392A JP 3114830 B2 JP3114830 B2 JP 3114830B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はレーザ溶接制御装置に係
り、更に詳細には、AEセンサによりレーザ溶接状態を
監視して最適条件で溶接を行う制御技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser welding control apparatus, and more particularly to a control technique for monitoring a laser welding state by an AE sensor and performing welding under optimum conditions.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、レーザ溶接等の制御技術とし
て、溶接時に生じるAE(アコースティックエミッショ
ン)を検出し、この検出信号から溶接状態を監視,制御
する技術が提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a control technique such as laser welding, a technique has been proposed in which an AE (acoustic emission) generated during welding is detected, and a welding state is monitored and controlled from a detection signal.

【0003】例えば特開昭60−22657号公報に開
示される作業状態監視法においては、超音波溶接を例に
とり、溶接の出来具合がその溶接時に発生するAEの波
形、エネルギー、周波数スペクトラム等の物理量と関連
性を持つことに着目し、AE波の情報を処理することに
より、溶接の作業状態を監視し、また、これに基づき溶
接パワー源の電流,電圧を制御したり、被加工物の受け
台の位置決め制御する技術が提案されている。
In the working condition monitoring method disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-22657, taking ultrasonic welding as an example, the quality of welding is determined by the AE waveform, energy, frequency spectrum, etc. generated during the welding. Focusing on the relationship with the physical quantity, processing the information of the AE wave to monitor the welding work state, and based on this, control the current and voltage of the welding power source, Techniques for controlling the positioning of the cradle have been proposed.

【0004】その他、同様の制御方式として、例えば、
特開平64−40192号公報に開示されるように、被
加工物に固着した1個もしくは複数個のAEセンサを介
して被加工物のレーザ加工に伴うAE信号を検知し、こ
のAE信号を演算処理してレーザ加工状態を監視しつつ
リアルタイムに制御する加工制御法が提案され、さら
に、特開平1−210185号公報に開示されるよう
に、溶接時に生じるAE信号より、製品の良否を判別す
る状態監視装置等が提案されている。
Other similar control methods include, for example,
As disclosed in JP-A-64-40192, an AE signal accompanying laser processing of a workpiece is detected through one or more AE sensors fixed to the workpiece, and the AE signal is calculated. A processing control method for real-time control while processing and monitoring a laser processing state has been proposed. Further, as disclosed in JP-A-1-210185, the quality of a product is determined based on an AE signal generated at the time of welding. State monitoring devices and the like have been proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザ溶接
に必要な溶接条件は、レーザビームの出力,溶接速度,
レーザビームの焦点位置と被溶接物との距離,シールド
ガスの流量,アシストガスの流量があげられる。すなわ
ち、これらの諸条件の一つでも許容値を超える変化をし
た時には、溶接の品質に影響を及ぼすことがある。
The welding conditions required for laser welding include laser beam output, welding speed,
The distance between the focal position of the laser beam and the workpiece, the flow rate of the shielding gas, and the flow rate of the assist gas are listed. That is, if any one of these conditions changes more than the allowable value, it may affect the quality of welding.

【0006】具体的には、実際のレーザビームの出力値
が設定値より高い場合、溶接ビームに凹凸やアンダーカ
ットが生じやすい。逆に設定値より低い場合、溶け込み
深さが浅くなる。
Specifically, when the actual output value of the laser beam is higher than the set value, irregularities and undercuts are likely to occur in the welding beam. Conversely, if it is lower than the set value, the penetration depth becomes shallower.

【0007】また、レーザビームの焦点位置と被溶接物
の距離が設定値に対し短い場合、溶接ビームの凹凸やア
ンダーカットを生じやすく、逆に長い場合、溶け込み深
さは浅くなる。
If the distance between the focal position of the laser beam and the workpiece is shorter than the set value, irregularities and undercuts of the welding beam are likely to occur. Conversely, if the distance is longer, the penetration depth becomes shallower.

【0008】また、シールドガスの流量,アシストガス
の流量が少ない場合には、ブローホールが生じやすく、
流量が多い場合にもブローホールや、溶接ビードに凹凸
が生じやすい。
When the flow rate of the shielding gas and the flow rate of the assist gas are small, blow holes are likely to occur.
Even when the flow rate is large, irregularities are likely to occur in the blow holes and weld beads.

【0009】しかしながら、前述した従来のAEセンサ
によるレーザ加工制御やレーザ加工監視制御方式は、こ
のような全ての問題に対処し得る配慮がなされておら
ず、単にAE信号と溶接パワー源(溶接出力)との関係
しか着目しておらず、AE信号から溶接異常を検出した
場合には、溶接パワー源の出力電流或いは電圧を制御し
たり、被加工物の位置制御をするだけであり、その他の
原因、例えばシールドガス流量、アシストガス流量等に
異常がある場合には対処し得ないので、充分なレーザ溶
接制御を行い得ず、実用化が困難であった。
However, the laser processing control and the laser processing monitoring and control method using the conventional AE sensor described above do not take measures to address all of these problems, but merely provide an AE signal and a welding power source (a welding power source). ), And when a welding abnormality is detected from the AE signal, it merely controls the output current or voltage of the welding power source or controls the position of the workpiece. If the cause, for example, the flow rate of the shield gas, the flow rate of the assist gas, or the like is abnormal, it cannot be dealt with. Therefore, sufficient laser welding control cannot be performed, and practical use has been difficult.

【0010】さらに、レーザ溶接制御を行う現場では、
種々の作業騒音が発生している環境にあるため、AEセ
ンサが溶接以外の雑音を検知してしまい、溶接状態の監
視に誤認が生じる可能性が高い。
[0010] Further, at the site where laser welding control is performed,
In an environment where various work noises are generated, the AE sensor detects noises other than welding, and there is a high possibility that erroneous recognition occurs in monitoring the welding state.

【0011】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、レーザ溶接の異常をAEセンサで検知した場合
に、その異常が上記の溶接諸条件の何に該当するのか具
体的に診断し、その診断結果を基にレーザ溶接の最適制
御を可能にするレーザ溶接制御装置を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above points, and a purpose thereof is to specifically diagnose what the above-mentioned welding conditions correspond to when the abnormality of the laser welding is detected by the AE sensor. Another object of the present invention is to provide a laser welding control device that enables optimal control of laser welding based on the diagnosis result.

【0012】さらに、別の目的としては、AE信号によ
るレーザ溶接監視や制御をノイズに左右されず、正確に
行い得るレーザ溶接監視制御装置を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a laser welding monitoring and control device capable of accurately performing laser welding monitoring and control based on an AE signal without being affected by noise.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、基本的には次のようなレーザ溶接制御方式を提案す
る。
In order to achieve the above object, the following laser welding control system is basically proposed.

【0014】その一つは、レーザ溶接を行う場合に、レ
ーザ溶接時に発生する音をAEセンサにより検出し、こ
のAE信号を予め基準データ(この基準データは適切な
溶接条件で行われた時に発生するAE信号を予め調べて
記憶したものである)と比較して、実際のAE信号が前
記基準データ以上或いは以下の場合には、そのAE信号
を各種非適切溶接条件のAE信号パターン(このAE信
号パターンはレーザ出力、レーザビームの焦点位置決
め、シールドガス流量、アシストガス流量等の各種溶接
条件を許容範囲外にした場合に発生する溶接時のAE信
号パターンを予め調べて記憶したものである)と比較
し、AE信号が前記AE信号パターンのいずれかに類似
すれば、そのパターンに該当する溶接条件を補正する方
式である(これを第1の制御方式とする)。
One of them is that when performing laser welding, a sound generated at the time of laser welding is detected by an AE sensor, and this AE signal is previously stored in reference data (this reference data is generated when the welding is performed under appropriate welding conditions). If the actual AE signal is equal to or larger than the reference data, the AE signal is compared with the AE signal pattern of various unsuitable welding conditions (this AE signal is obtained by storing the AE signal in advance). The signal pattern is obtained by preliminarily examining and storing an AE signal pattern at the time of welding that is generated when various welding conditions such as laser output, laser beam focus positioning, shield gas flow rate, assist gas flow rate, and the like are out of an allowable range.) If the AE signal is similar to any one of the AE signal patterns, the welding condition corresponding to the pattern is corrected (this is referred to as the first method). And control system).

【0015】もう一つは、レーザ溶接時に発生する音を
AEセンサにより検出し、このAE信号を上記第1の制
御方式同様の基準データと比較して、実際のAE信号が
前記基準データ以上或いは以下の場合には、レーザ出
力、レーザビームの焦点位置決め、シールドガス流量、
アシストガス流量等の各種溶接条件に優先順位をつけ
て、その順位に従い溶接条件を微量変化させ、この微量
変化後のAE信号と前記基準データを比較演算して、こ
の基準データ・AE信号差が小さくなれば、この微量変
化させた溶接条件をさらに変化(この変化は前記微量に
変化させた方向と同方向の変化である)させることで補
正し、一方、この溶接条件の微量変化により基準データ
・AE信号差が大きくなればその溶接条件を元に戻し
て、次の順位の溶接条件を微量変化させて、その前の順
位同様に微量変化後のAE信号と前記基準データを比較
演算して溶接条件の補正を行う制御方式を提案する(こ
れを第2の制御方式とする)。
The other is that a sound generated during laser welding is detected by an AE sensor, and this AE signal is compared with reference data similar to the above-mentioned first control method. In the following cases, laser output, laser beam focus positioning, shielding gas flow rate,
The welding conditions such as the assist gas flow rate are prioritized, and the welding conditions are slightly changed according to the order. The AE signal after the minute change is compared with the reference data to calculate the difference between the reference data and the AE signal. If the welding conditions become smaller, the welding conditions that have been slightly changed are corrected by further changing them (this change is a change in the same direction as the direction that has been changed slightly). If the AE signal difference becomes large, the welding condition is returned to the original, the welding condition of the next rank is minutely changed, and the AE signal after the minute change is compared with the reference data as in the previous order. A control method for correcting welding conditions is proposed (this is referred to as a second control method).

【0016】この第2の制御方式は、上記第1の制御方
式の一部に採用することもできる。
This second control method can be adopted as a part of the first control method.

【0017】例えば、第1の制御方式において、前記各
種溶接条件の中に前記非適切溶接条件のAE信号パター
ンが共通して区別のつかないものが存在する場合には
(例えば、溶接条件のうち、レーザ出力値とレーザ焦点
位置の各溶接条件を例にとると、レーザビームの出力が
許容範囲よりも低い場合とレーザ焦点位置とが適正範囲
外にある場合とは、共に発生するAE信号パターンが似
ている。その詳細は、実施例で述べてある)、その対象
となる溶接条件に優先順位をつけ、その順位に従い第2
の制御方式同様の補正を行う(第3の制御方式とす
る)。
For example, in the first control method, when there is one of the various welding conditions in which the AE signal pattern of the inappropriate welding condition is indistinguishable (for example, of the welding conditions, Taking the welding conditions of the laser output value and the laser focus position as an example, when the laser beam output is lower than the allowable range and when the laser focus position is out of the proper range, the AE signal patterns generated together The details are described in the examples), and the welding conditions to be processed are prioritized.
The same correction is performed as in the control method (the third control method).

【0018】また、これらの制御方式に関連して、前記
AEセンサから検出されるAE信号は、レーザ溶接開始
時と溶接終了時の過渡的な状態における検出信号と作業
現場からの溶接音以外の騒音(ノイズ)をカットして前
記基準データと比較する方法を提案する。
In connection with these control methods, an AE signal detected from the AE sensor is a detection signal in a transitional state at the start and end of laser welding and a sound other than a welding sound from a work site. A method is proposed in which noise is reduced and compared with the reference data.

【0019】[0019]

【作用】第1の制御方式によれば、溶接時に発生するA
E信号を基準データと比較することで、溶接条件が適正
でないことを知り、さらにAE信号を各種非適切溶接条
件のAE信号パターンと比較することで、その適正でな
い溶接条件が、各種溶接条件(例えばレーザ出力、レー
ザビームの焦点位置決め、シールドガス、アシストガス
流量等)の中でどれに該当するか判別でき、多種多様の
溶接条件の中から的の得た溶接条件の補正を可能にす
る。したがって、リアルタイムでレーザ溶接の状態を監
視すると共に、適正な溶接制御を可能にする。
According to the first control method, A generated at the time of welding is used.
By comparing the E signal with the reference data, it is known that the welding condition is not appropriate. Further, by comparing the AE signal with the AE signal pattern of various unsuitable welding conditions, the inappropriate welding condition is determined by various welding conditions ( For example, it is possible to determine which one among the laser output, the focus position of the laser beam, the shielding gas, the assist gas flow rate, etc.), and it is possible to correct the welding conditions obtained from various welding conditions. Therefore, while monitoring the state of laser welding in real time, appropriate welding control is enabled.

【0020】第2の制御方式によれば、上記第1の制御
方式のような各種非適切溶接条件のAE信号パターンを
作成しなくとも、的の得た溶接条件の補正を可能にす
る。
According to the second control method, it is possible to correct the welding conditions to obtain a target without creating an AE signal pattern of various inappropriate welding conditions as in the first control method.

【0021】すなわち、本方式では、AE信号を基準デ
ータと比較して溶接条件に異常があるものと判定した場
合には、レーザ出力、レーザビームの焦点位置決め、シ
ールドガス流量、アシストガス流量等の各種溶接条件を
設定順位に従い増減方向に微量変化させて、その溶接の
変化後のAE信号・基準データの差が小さくなれば、そ
の微量変化対象の溶接条件が現在、非適切な状態にある
ものと知ることができ、いわゆる溶接条件の診断作用が
なされる。
That is, in the present method, when it is determined that the welding condition is abnormal by comparing the AE signal with the reference data, the laser output, the focus positioning of the laser beam, the shield gas flow rate, the assist gas flow rate and the like are determined. Various welding conditions are slightly changed in the direction of increase or decrease in accordance with the setting order, and if the difference between the AE signal and the reference data after the change in welding becomes small, the welding conditions to be subjected to the minute change are currently in an inappropriate state. Thus, a so-called diagnosing operation of welding conditions is performed.

【0022】そして、その非適切と認定された溶接条件
を、さらにAE信号・基準データの差が小さくなる方向
に変化させれば、AE信号が基準データの範囲に収ま
り、最適溶接条件に復帰できる。
If the welding conditions determined to be unsuitable are further changed in a direction in which the difference between the AE signal and the reference data becomes smaller, the AE signal falls within the range of the reference data and the welding conditions can be restored to the optimum. .

【0023】一方、溶接条件の微量(増減)変化により
基準データ・AE信号差が大きくなれば、その溶接条件
は非適切な状態にはないので、その溶接条件を元に戻し
て、次の順位の溶接条件を微量変化させ、非適切溶接条
件がみつかるまで、各溶接条件を微量変化させて診断し
てゆく。なお、以上の診断を各溶接条件に対して行って
も、溶接状態が改善されなければ、警報等を発して運転
を停止させると、溶接監視制御の信頼性をより高める。
On the other hand, if the difference between the reference data and the AE signal becomes large due to a slight (increase / decrease) change in the welding condition, the welding condition is not in an inappropriate state. The welding conditions are slightly changed, and diagnosis is performed by slightly changing each welding condition until an inappropriate welding condition is found. Even if the above diagnosis is performed for each welding condition, if the welding state is not improved, if the operation is stopped by issuing an alarm or the like, the reliability of the welding monitoring control is further improved.

【0024】第3の制御方式では、第1の制御方式の一
部、すなわち、非適切溶接条件のAE信号パターンが共
通して区別のつかないものが存在する場合でも、これを
補い、具体的にどの溶接条件が非適切であるのか診断し
て補正できるので、より溶接条件のリアルタイム改善機
能を高める。
The third control method compensates for a part of the first control method, that is, even when there is one in which the AE signal patterns of the unsuitable welding conditions cannot be distinguished in common. Since it is possible to diagnose and correct which welding conditions are inappropriate, the function for improving the welding conditions in real time is further enhanced.

【0025】[0025]

【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.

【0026】図1は本発明の一実施例に係るレーザ溶接
制御装置のシステム図である。
FIG. 1 is a system diagram of a laser welding control apparatus according to one embodiment of the present invention.

【0027】図1に示すように、レーザ発振器1から出
力されるレーザビーム2が光学系3を介してレーザ溶接
ヘッド4に伝送され、レーザ溶接ヘッド4によりビーム
2が集光されて射出する。その焦点位置付近には被溶接
物5が配置してある。
As shown in FIG. 1, a laser beam 2 output from a laser oscillator 1 is transmitted to a laser welding head 4 via an optical system 3, and the beam 2 is focused and emitted by the laser welding head 4. A workpiece 5 is arranged near the focal point.

【0028】レーザ溶接ヘッド4にはAEセンサ6が固
定され、溶接時の音がAEセンサ6により幅広い周波数
領域で検出される。AEセンサ6より出力されるアナロ
グ信号はプリアンプ7に入力し、増幅される。増幅され
たアナログ信号は、D/A変換回路11によってディジ
タル信号に変換され、溶接制御装置の中枢たるCPU
(マイクロプロセッサ)9に入力される。また、溶接前
にAEセンサ6により検出される信号(作業現場の溶接
外の騒音検知信号)も、暗騒音として暗騒音データメモ
リ8に記憶される。
An AE sensor 6 is fixed to the laser welding head 4, and a sound during welding is detected by the AE sensor 6 in a wide frequency range. The analog signal output from the AE sensor 6 is input to the preamplifier 7 and amplified. The amplified analog signal is converted into a digital signal by the D / A conversion circuit 11, and the CPU which is the center of the welding control device is converted.
(Microprocessor) 9. Further, a signal detected by the AE sensor 6 before welding (a noise detection signal outside the welding at the work site) is also stored in the background noise data memory 8 as background noise.

【0029】10aはCPU9に接続した基準データメ
モリ(基準データ記憶手段)で、AEセンサ6からの信
号を比較判別するための基準データとして最適溶接時の
AE信号レベルが記憶してある。
Reference numeral 10a denotes a reference data memory (reference data storage means) connected to the CPU 9, in which an AE signal level at the time of optimum welding is stored as reference data for comparing and discriminating signals from the AE sensor 6.

【0030】10bは、CPU9に接続した診断データ
メモリ(AEパターン記憶手段)で、各種溶接条件(例
えば、レーザ出力、レーザビーム焦点位置決め、シール
ガス流量、アシストガス流量等)が非適切(許容範囲
外)で行われている場合、これがどの溶接条件であるか
を判別するための、その診断データが記憶してある。こ
の診断データは、例えば、レーザ出力,レーザ焦点距
離,シールドガス,アシストガス等の各種溶接条件が適
正でない場合に発生するAE信号のパターンを予め調べ
て記憶したものである。
Reference numeral 10b denotes a diagnostic data memory (AE pattern storage means) connected to the CPU 9, in which various welding conditions (for example, laser output, laser beam focus positioning, seal gas flow rate, assist gas flow rate, etc.) are inappropriate (permissible range). In the case where the above is performed, the diagnostic data for determining which welding condition this is is stored. The diagnostic data is obtained by previously examining and storing the pattern of the AE signal generated when various welding conditions such as laser output, laser focal length, shield gas, assist gas, and the like are not appropriate.

【0031】CPU9は、制御プログラム22aにした
がって、溶接時に暗騒音データメモリ8より暗騒音デー
タを読み出し、また同時に、D/A変換回路11より出
力されるディジタル信号(AE信号)を入力し、お互い
の信号を演算して暗騒音を取り除いた信号にする。ま
た、この実際のAE信号と基準データメモリ10より読
み出したデータとを比較演算する。この比較演算の結
果、実際のAE信号が前記基準データの範囲にあれば、
現状の溶接条件のまま溶接が行われる。
The CPU 9 reads the background noise data from the background noise data memory 8 at the time of welding according to the control program 22a, and at the same time, inputs the digital signal (AE signal) output from the D / A conversion circuit 11 and Is calculated to obtain a signal from which background noise has been removed. Further, the actual AE signal is compared with the data read from the reference data memory 10. As a result of this comparison operation, if the actual AE signal is within the range of the reference data,
Welding is performed under the current welding conditions.

【0032】ここで、CPU9に接続された溶接ヘッド
位置決め制御装置12は、制御プログラム22aにより
制御され、制御指令をサーボモータ13に与え、サーボ
モータ13に連結されたねじ軸23を回転させ、ねじ軸
23に連結されたレーザ溶接ヘッド4を昇降させる。サ
ーボモータ14の軸に固定したエンコーダ14は、溶接
ヘッド位置決め制御装置12にレーザ溶接ヘッド4の位
置信号をフィードバックする。
Here, the welding head positioning control device 12 connected to the CPU 9 is controlled by the control program 22a to give a control command to the servomotor 13, rotate the screw shaft 23 connected to the servomotor 13, and The laser welding head 4 connected to the shaft 23 is moved up and down. The encoder 14 fixed to the axis of the servomotor 14 feeds back the position signal of the laser welding head 4 to the welding head positioning control device 12.

【0033】また、CPU9に接続されたレーザ出力制
御装置15も制御プログラム22aにより制御され、制
御指令をレーザ発振器1に与えレーザビームの出力を増
減させる。
The laser output control device 15 connected to the CPU 9 is also controlled by the control program 22a, and gives a control command to the laser oscillator 1 to increase or decrease the output of the laser beam.

【0034】CPU9に接続されたアシストガス流量制
御装置16も制御プログラム22aにより制御され、制
御指令をアシストガス流量調節器18に与え、アシスト
ガスの流量を増減させる。アシストガス供給ボンベ21
に充填されているアシストガスは、アシストガス流量調
節器18を介してレーザ溶接ヘッド4に供給され、レー
ザビームの焦点位置付近に供給される。
The assist gas flow controller 16 connected to the CPU 9 is also controlled by the control program 22a, and gives a control command to the assist gas flow controller 18 to increase or decrease the flow rate of the assist gas. Assist gas supply cylinder 21
Is supplied to the laser welding head 4 via the assist gas flow controller 18 and supplied near the focal point of the laser beam.

【0035】同様に、CPU9に接続されたシールドガ
ス流量制御装置17も制御プログラム22aにより制御
され、制御指令をシールドガス流量調節器19に与え、
シールドガスの流量を増減させる。シールドガス供給ボ
ンベ20に充填されているシールドガスは、シールドガ
ス流量調節器19を介してレーザ溶接ヘッド4に供給さ
れ、レーザビームの焦点位置付近に供給される。
Similarly, the shield gas flow controller 17 connected to the CPU 9 is also controlled by the control program 22a, and gives a control command to the shield gas flow controller 19,
Increase or decrease the flow rate of the shielding gas. The shielding gas filled in the shielding gas supply cylinder 20 is supplied to the laser welding head 4 via the shielding gas flow controller 19 and supplied near the focal position of the laser beam.

【0036】一方、CPU9は、AE信号と基準データ
22の比較演算の結果、AE信号が基準データ以上或い
は以下であれば、非適切な溶接条件で溶接が行われてい
るものと判断し、補正プログラム22bにより溶接条件
の診断,補正が実行される。すなわち、CPU9は溶接
条件補正手段としての役割もなす。
On the other hand, if the result of the comparison between the AE signal and the reference data 22 indicates that the AE signal is equal to or greater than the reference data, the CPU 9 determines that welding is being performed under inappropriate welding conditions and corrects the correction. Diagnosis and correction of welding conditions are executed by the program 22b. That is, the CPU 9 also functions as a welding condition correction unit.

【0037】この診断,補正の説明に先立ち、図2及び
図3により溶接とAEセンサの信号の関係について説明
する。
Prior to the description of the diagnosis and correction, the relationship between welding and the signal of the AE sensor will be described with reference to FIGS.

【0038】図2は、レーザ溶接開始から終了までの、
AEセンサ6の検出信号を表したものである。溶接開始
時0から時間t1までと時間t2から溶接終了時t3まで
は、過渡的で不安定な特有の現象が見られる。このた
め、CPU9によって読み出される基準データは、この
過渡的な部分のデータを除外して設定する。これによ
り、定常的な溶接時の基準データの信頼性が向上する。
FIG. 2 shows the state from the start to the end of laser welding.
5 shows a detection signal of the AE sensor 6. From the start of welding 0 to the time t 1 and from the time t 2 to the end of welding t 3 , a unique phenomenon that is transient and unstable is observed. For this reason, the reference data read by the CPU 9 is set excluding this transitional data. Thereby, the reliability of the reference data at the time of steady welding is improved.

【0039】図3は溶接時のAEセンサ6の検出信号レ
ベルと時間の関係を表したグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the detection signal level of the AE sensor 6 during welding and time.

【0040】溶接開始時の時間0から時間t1までと溶
接終了時の時間t2から時間t3までの時間は上記理由に
より制御範囲から除外する。
The time from the time 0 to the time t 1 at the start of welding and the time t 2 to the time t 3 at the end of welding are excluded from the control range for the above reason.

【0041】W0は、均一でかつ高品質なレーザ溶接を
行った時のAEセンサ6の検出信号であり、時間t1
ら時間t2までのAEセンサ6の検出信号レベルの平均
値をS0とする。ここで、均一でかつ高品質な溶接を行
うためには、時間t1から時間t2の間においてAEセン
サ6の検出信号レベルがS0を中心値として上限値はS0
+ΔS、下限値はS0+ΔSとしてその間に入る必要が
ある。換言すれば、S0±ΔSが正常溶接の基準データ
となる。
W 0 is a detection signal of the AE sensor 6 when uniform and high-quality laser welding is performed, and the average value of the detection signal levels of the AE sensor 6 from time t 1 to time t 2 is represented by S Set to 0 . Here, in order to carry out uniform and high-quality welding, the upper limit detection signal level of the AE sensor 6 as the central value of the S 0 between the time t 1 of time t 2 S 0
+ ΔS, and the lower limit value needs to be between them as S 0 + ΔS. In other words, S 0 ± ΔS is the reference data for normal welding.

【0042】例えば、波形W1は、時間t1から時間t2
の間に上限値S0+ΔSを超える時間帯があり、波形W2
は、下限値S0−ΔSを下回る時間帯があるため、均一
でかつ高品質な溶接を得ることができない。このため、
均一でかつ高品質な溶接を行うには、最適な溶接条件の
制御,即ち、レーザビームの出力,レーザビームの焦点
位置,シールドガスの流量,アシストガスの流量を最適
な値に制御する必要がある。
For example, the waveform W 1 changes from time t 1 to time t 2
, There is a time zone exceeding the upper limit value S 0 + ΔS, and the waveform W 2
Is less than the lower limit S 0 -ΔS, so that uniform and high quality welding cannot be obtained. For this reason,
In order to perform uniform and high-quality welding, it is necessary to control the optimum welding conditions, that is, to control the laser beam output, laser beam focal position, shield gas flow rate, and assist gas flow rate to optimal values. is there.

【0043】これらの溶接条件が、それぞれ適正範囲か
ら外れた時に得られるAEセンサ6の検出信号の波形の
具体例を表したものが、図4,図5である。
FIGS. 4 and 5 show specific examples of the waveform of the detection signal of the AE sensor 6 obtained when these welding conditions are out of the appropriate ranges.

【0044】図4において、波形W41は、レーザビーム
の出力値が最適範囲に対し低い場合、または、レーザビ
ームの焦点位置が最適範囲にない場合に生じる波形であ
る。波形W42は、レーザビームの出力が最適範囲に対し
高い場合の波形である。波形W41,W42とも周波数が低
く、波形の凹凸が比較的少ない特徴がある。
[0044] In FIG 4, the waveform W 41, when the output value of the laser beam is low relative to the optimum range, or a waveform that occurs when the focal position of the laser beam is not in the optimum range. Waveform W 42 is a waveform when the output of the laser beam is high relative to the optimum range. Each of the waveforms W 41 and W 42 has a characteristic that the frequency is low and the irregularities of the waveform are relatively small.

【0045】図5において、波形W50は、シールドガス
の流量が最適範囲になく、流量が多い場合にも、少ない
場合にも表われる波形である。また、アシストガスの流
量が多い場合には、波形50に類似した波形が表われる。
AEセンサ6の検出信号レベルに凹凸があるのが特徴で
ある。
[0045] In FIG. 5, the waveform W 50, the flow rate of shielding gas is not in the optimal range, even if the flow rate is high, a waveform appearing in the case small. When the flow rate of the assist gas is large, a waveform similar to the waveform 50 appears.
The feature is that the detection signal level of the AE sensor 6 has irregularities.

【0046】波形W60は、アシストガスの流量が最適範
囲より少ない場合の波形であり、検出信号レベルが異常
に高く周波数が高いのが特徴である。これは、アシスト
ガスの流量が少ない時に発生する金属プラズマによるも
のである。
The waveform W 60 represents a waveform obtained when the flow rate of the assist gas is less than the optimal range, the detection signal level is high abnormally high frequencies is characterized. This is due to the metal plasma generated when the flow rate of the assist gas is small.

【0047】均一でかつ安定した溶接を行うには、常
時、溶接状態を監視し、それぞれの溶接条件を適正範囲
に入るようにリアルタイムで制御することが必要であ
る。ここで、溶接状態を1個のAEセンサ6で検出し、
それぞれの溶接条件を補正プログラム22bに基づき制
御する手順を以下に示す。
In order to perform uniform and stable welding, it is necessary to constantly monitor the welding state and control each welding condition in real time so as to fall within an appropriate range. Here, the welding state is detected by one AE sensor 6,
The procedure for controlling each welding condition based on the correction program 22b will be described below.

【0048】図6に補正プログラム22bにより実行す
るレーザ溶接条件の制御フローを示す。(a)〜(k)
はそのフローのステップである。
FIG. 6 shows a control flow of the laser welding conditions executed by the correction program 22b. (A)-(k)
Are the steps in the flow.

【0049】まず、(a)において、AEセンサ6の検
出信号レベルが適正範囲(基準データ内)にあるか否か
判定する。この検出信号レベルが下限値S0−ΔS以下
であるか、または、上限値S0+ΔS以上の場合、
(b)以降の溶接条件の補正を行う。検出信号レベルが
適正範囲内にある場合は、(k)に戻り、再び(a)に
おいて検出信号レベルが適正範囲内にあるかどうかをチ
ェックする。
First, in (a), it is determined whether or not the detection signal level of the AE sensor 6 is within an appropriate range (within the reference data). When the detection signal level is equal to or less than the lower limit S 0 -ΔS or equal to or greater than the upper limit S 0 + ΔS,
(B) The subsequent welding conditions are corrected. If the detection signal level is within the proper range, the process returns to (k), and it is checked again at (a) whether the detection signal level is within the proper range.

【0050】(b)において、検出信号の波形が図4の
41またはW42に類似している場合には、レーザビーム
の焦点位置が適正範囲外にあるか、または、レーザビー
ムの出力値が適正範囲外にあるかのどちらかであるが、
この場合、優先順位をつけて、まず(e)においてレー
ザ溶接ヘッドの位置決め制御を行い、レーザビームの焦
点位置の判別と最適制御を行う。この焦点位置の最適制
御については、後で詳細に説明する。
[0050] In (b), when the waveform of the detection signal is similar to W 41 or W 42 in FIG. 4, or the focal position of the laser beam is out of the proper range, or the output value of the laser beam Is either out of the proper range,
In this case, priorities are set, and first, in (e), the positioning control of the laser welding head is performed, and the focus position of the laser beam is determined and the optimal control is performed. The optimal control of the focus position will be described later in detail.

【0051】(f)において、再び検出信号が適正範囲
内にあるかどうかをチェックし、適正範囲内に入れば処
理終了し、当初の(k)に戻る。適正範囲外の場合は、
焦点距離以外に原因があるので、(g)でレーザビーム
の出力値を適正範囲に入るように制御する。ここで検出
信号レベルが、適正範囲の上限値S0+ΔS以上の場
合、レーザビームの出力値を小さくし、適正範囲の下限
値S0−ΔS以下の場合、レーザビームの出力値を大き
くし、適正範囲に入るように制御する。
At (f), it is checked again whether the detection signal is within the proper range. If the detection signal falls within the proper range, the process is terminated, and the process returns to (k). If it is out of the proper range,
Since there is a cause other than the focal length, the output value of the laser beam is controlled so as to fall within an appropriate range in (g). Here, when the detection signal level is equal to or higher than the upper limit value S 0 + ΔS of the appropriate range, the output value of the laser beam is reduced. When the detection signal level is equal to or lower than the lower limit value S 0 −ΔS of the appropriate range, the output value of the laser beam is increased. Control so that it falls within the appropriate range.

【0052】(b)において、検出信号の波形がW41
びW42でもない場合は、(c)に進み、検出信号の波形
が図5の波形50に類似しているかどうかをチェックす
る。波形W50に類似している場合、シールドガスの流量
が適正値に対し、少ない場合及び多い場合のどちらの場
合もあり、また、アシストガスの流量が多い場合もあ
る。ここで、この3つのどれであるかを判別するため、
優先順位をつけて、初めに、シールドガスの流量を微量
少なくする。この時、検出信号波形が改善されれば、さ
らに流量を少なくし、最適波形まで近づけ(k)に進
む。逆にシールドガスの流量を少なくした時に検出信号
波形が、ますます悪くなれば、シールドガスの流量を基
の流量に戻しておく。次にシールドガスの流量を微量多
くする。この時の検出信号波形が改善されれば、さらに
流量を多くし、最適波形まで近づけ(k)に進む。
[0052] (b), the waveform of the detection signal if neither W 41 and W 42, advances (c), the waveform of the detection signal to check whether similar to waveform 50 of FIG. If similar to the waveform W 50, to flow the proper value of the shielding gas, is also for both cases it is less and often, also, in some cases the flow rate of the assist gas is large. Here, to determine which of these three,
First, prioritize the flow of shielding gas by a small amount. At this time, if the detection signal waveform is improved, the flow rate is further reduced, and the process proceeds to the optimum waveform (k). Conversely, if the detection signal waveform becomes worse when the flow rate of the shield gas is reduced, the flow rate of the shield gas is returned to the original flow rate. Next, the flow rate of the shielding gas is slightly increased. If the detection signal waveform at this time is improved, the flow rate is further increased, and the process proceeds to the optimum waveform (k).

【0053】逆に、シールドガスの流量を多くした時に
検出波形がますます悪くなれば、シールドガスの流量を
元の流量に戻しておく。上記シールドガスの調整で溶接
条件が改善されれば、次にアシストガスの流量を微量少
なくする。この時、検出信号波形が改善されれば、さら
に、流量を少なくし、最適波形まで近づけ(k)に進
む。
Conversely, if the detected waveform becomes worse when the flow rate of the shield gas is increased, the flow rate of the shield gas is returned to the original flow rate. If the welding conditions are improved by adjusting the shielding gas, then the flow rate of the assist gas is reduced by a very small amount. At this time, if the detection signal waveform is improved, the flow rate is further reduced, and the process proceeds to (k), which is closer to the optimum waveform.

【0054】アシストガスの流量を多くした時に検出信
号がますます悪くなれば、アシストガスの流量を元の流
量に戻しておき、(k)に進む。
If the detection signal becomes worse when the flow rate of the assist gas is increased, the flow rate of the assist gas is returned to the original flow rate, and the process proceeds to (k).

【0055】(c)において、検出信号の波形が、波形
50に類似していない場合は、(d)に進み、検出信号
の波形が図5の波形W60に類似している場合は、アシス
トガスの流量が適正範囲より少ないため、流量を多くし
て行き、検出信号波形が適正範囲に入るようにする。
[0055] (c), the case the waveform of the detection signal, if not similar to the waveform W 50, which proceeds (d), the waveform of the detection signal is similar to the waveform W 60 in FIG. 5, Since the flow rate of the assist gas is smaller than the appropriate range, the flow rate is increased so that the detection signal waveform falls within the appropriate range.

【0056】以上のように、それぞれの溶接条件を制御
しても検出信号が適正範囲に入らない時は、異常として
溶接を途中でストップする。
As described above, when the detection signal does not fall within the appropriate range even after controlling the respective welding conditions, the welding is stopped halfway as abnormal.

【0057】ここで、図7〜図11により、上記図6の
(e)で行ったレーザビームの焦点位置の最適制御につ
いて説明する。
Here, the optimal control of the focal position of the laser beam performed in FIG. 6E will be described with reference to FIGS.

【0058】図7の(1)において、放物面鏡30によ
ってレーザビームは、集光されたレーザビーム2とな
る。このレーザビームの焦点距離f0は放物面鏡の物理
的寸法によって決まる。レーザ溶接を行う場合、レーザ
ビームの焦点が被溶接物5aと5bの突合せ部表面にあ
る場合が最適となる。
In FIG. 7A, the laser beam is condensed by the parabolic mirror 30 into a laser beam 2. The focal length f 0 of this laser beam is determined by the physical dimensions of the parabolic mirror. When performing laser welding, it is optimal that the focus of the laser beam is on the surface of the butted portion of the workpieces 5a and 5b.

【0059】しかし、被溶接物5aまたは5bは、機械
加工されたもの以外は、変形しているものが多く、レー
ザ溶接ヘッドを常に適正に位置決め制御する必要があ
る。図7の(2)は、焦点位置が被溶接物表面の上方に
ある場合であり、図7の(3)は、焦点位置が被溶接物
内にある場合である。
However, the workpiece 5a or 5b is often deformed except for the machined one, and it is necessary to always control the laser welding head appropriately. FIG. 7 (2) shows a case where the focal position is above the surface of the workpiece, and FIG. 7 (3) shows a case where the focal position is within the workpiece.

【0060】これらの3つの焦点位置の状態をAEセン
サ6により検出し、最適制御する方法を次に説明する。
A method of detecting these three focal position states by the AE sensor 6 and performing optimal control will be described below.

【0061】図8の(1)は、焦点位置が被溶接物の表
面にある場合であり、この時のAEセンサ6の検出信号
波形は、図8の(1′)の波形W0である。
FIG. 8A shows a case where the focal position is on the surface of the workpiece, and the detection signal waveform of the AE sensor 6 at this time is the waveform W 0 of FIG. 8A. .

【0062】図8の(2)は、レーザ溶接ヘッドをΔl
mm上昇させた状態を表したものであり、この時の検出信
号波形は、図8の(2′)のW11であり、平均信号レベ
ルS0−ΔP11となり、最適値S0より低くなる。
FIG. 8 (2) shows that the laser welding head is
mm are those which represent an elevated state, the detection signal waveform at this time, a W 11 (2 ') in FIG. 8, the average signal level S 0 -DerutaP 11, and becomes lower than the optimum value S 0 .

【0063】図8の(3)は、レーザ溶接ヘッドをΔl
mm下降させた状態を表したものであり、この時の検出信
号波形は、図8の(3′)のW12であり、平均信号レベ
ルは、S0−ΔP12となり、最適値S0より低くなる。
FIG. 8C shows that the laser welding head is Δl
mm and a representation of the descent is allowed state, the detection signal waveform at this time, a W 12 (3 ') in FIG. 8, the average signal level, S 0 -DerutaP 12 next, than the optimum value S 0 Lower.

【0064】図9の(1′)は、焦点位置が被溶接物の
上方にある場合で、この時のAEセンサ6の検出信号波
形は、図9の(1)の波形20であり、平均信号レベル
は、S0−ΔP20となり、最適値S0より低くなる。
FIG. 9 (1 ') shows a case where the focal point is located above the workpiece, and the detection signal waveform of the AE sensor 6 at this time is a waveform 20 of FIG. The signal level is S 0 −ΔP 20 , which is lower than the optimum value S 0 .

【0065】図9の(2′)は、レーザ溶接ヘッドを図
9(1′)よりもさらにΔlmm上昇させた状態を表した
ものであ、この時の検出信号波形は、図9の(2)の波
形W21であり、平均信号レベルは(S0−ΔP20)−Δ
21となり、さらに検出信号レベルが低下する。
FIG. 9 (2 ') shows a state in which the laser welding head is further raised by .DELTA.l mm from that of FIG. 9 (1'), and the detection signal waveform at this time is (2 ') in FIG. ) is a waveform W 21 of the average signal level (S 0 -ΔP 20)
Next P 21, further detection signal level decreases.

【0066】図9の(3′)は、レーザ溶接ヘッドを図
9(1′)よりもさらにΔlmm下降させた状態を表した
もので、この時の検出信号波形は、図9の(3)の波形
22であり、平均信号レベルは(S0−ΔP20)+ΔP
22となり、検出信号レベルが上昇する。
FIG. 9 (3 ') shows a state in which the laser welding head is further lowered by .DELTA.l mm from that of FIG. 9 (1'), and the detection signal waveform at this time is shown in FIG. 9 (3). a waveform W 22, the average signal level (S 0 -ΔP 20) + ΔP
22 and the detection signal level rises.

【0067】図10の(1′)は、焦点位置が被溶接物
内にある場合で、この時のAEセンサ6の検出信号波形
は、図10の(1)の波形W30であり、平均信号レベル
はS0−ΔP30となり、最適値S0より低くなる。
[0067] (1 ') in FIG. 10, when the focal position is in the object to be welded, the detection signal waveform of the AE sensor 6 at this time, the waveform W 30 (1) in FIG. 10, the average signal level S 0 -ΔP 30, and becomes lower than the optimum value S 0.

【0068】図10の(2′)は、レーザ溶接ヘッドを
図(1′)よりもΔlmm上昇させた状態を表したもの
で、この時の検出信号波形は、図10の(2)の波形W
31であり、平均信号レベルは(S0−ΔP30)+ΔP31
となり、検出信号レベルが上昇する。
FIG. 10 (2 ') shows a state where the laser welding head is raised by .DELTA.l mm from that of FIG. 1 (1'). At this time, the detection signal waveform is the waveform shown in FIG. 10 (2). W
31 and the average signal level is (S 0 −ΔP 30 ) + ΔP 31
And the detection signal level rises.

【0069】図10の(3′)は、レーザ溶接ヘッドを
図10(1′)よりもΔlmm下降させた状態を表したも
ので、この時の検出信号波形は図10の(3)の波形W
32であり、平均信号レベルは(S0−ΔP30)−ΔP32
となり検出信号レベルは低下する。
FIG. 10 (3 ′) shows a state where the laser welding head is lowered by Δl mm from FIG. 10 (1 ′), and the detection signal waveform at this time is the waveform of FIG. 10 (3). W
32 , and the average signal level is (S 0 −ΔP 30 ) −ΔP 32
And the detection signal level decreases.

【0070】以上のことから、レーザ溶接ヘッドを制御
し、レーザビームの焦点位置を最適な位置にするための
制御フローを図11に示す。
FIG. 11 shows a control flow for controlling the laser welding head and setting the focal position of the laser beam at an optimum position.

【0071】本実施例によれば、レーザ溶接の状態をオ
ンラインで常時監視し、多種のレーザ溶接条件のうちい
ずれかに非適切な状態が生じた場合にはリアルタイムで
検出して、補正するので、安定して高品質なレーザ溶接
品を製作することができる。
According to the present embodiment, the state of laser welding is constantly monitored on-line, and if any of various laser welding conditions is inappropriate, it is detected in real time and corrected. A stable and high quality laser welded product can be manufactured.

【0072】なお、上記の溶接制御方式は、溶接条件の
診断データとして、レーザ出力、レーザビームの焦点位
置決め、シールドガス流量、アシストガス流量等の各種
溶接条件を許容範囲外にした場合に発生する溶接時のA
E信号パターンを用いるが、このような診断データを用
いず、これらの多種の溶接条件に優先順位をつけて、各
溶接条件を溶接が改善されるまで微量変化させてその溶
接状況の変化をAE信号と基準データの比較からとらえ
て、どの溶接条件を補正すべきは診断するようにしても
よい。
The above welding control method is generated when various welding conditions such as laser output, laser beam focus positioning, shield gas flow rate, assist gas flow rate, etc., are out of an allowable range as diagnostic data of welding conditions. A during welding
The E signal pattern is used, but without using such diagnostic data, these various types of welding conditions are prioritized, and each welding condition is slightly changed until the welding is improved, and the change in the welding condition is AE. Which welding condition should be corrected may be diagnosed based on the comparison between the signal and the reference data.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、レーザ溶
接の異常をAEセンサで検知した場合に、その異常が上
記の溶接諸条件の何に該当するのか具体的に診断し、そ
の診断結果を基にレーザ溶接の最適制御を可能にする。
As described above, according to the present invention, when an abnormality in laser welding is detected by the AE sensor, it is specifically diagnosed to what the above-mentioned welding conditions correspond to the abnormality, and the diagnosis is made. Enables optimal control of laser welding based on the results.

【0074】また、現場騒音等のノイズ対処等を施すこ
とで、誤制御を防止し、信頼性を高めることができる。
In addition, by taking measures against noise such as on-site noise, erroneous control can be prevented and reliability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係るレーザ溶接制御装置の
システムズ
FIG. 1 shows a system of a laser welding control apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】レーザ溶接開始から終了までの、AEセンサの
検出信号を表した図
FIG. 2 is a diagram showing detection signals of an AE sensor from the start to the end of laser welding.

【図3】溶接時のAEセンサの検出信号レベルと時間の
関係を表した
FIG. 3 shows a relationship between a detection signal level of an AE sensor during welding and time.

【図4】溶接条件が、それぞれ適正範囲から外れた時に
得られるAEセンサの検出信号の波形の説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram of a waveform of a detection signal of an AE sensor obtained when welding conditions are out of appropriate ranges.

【図5】溶接条件が、それぞれ適正範囲から外れた時に
得られるAEセンサの検出信号の波形の説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram of a waveform of a detection signal of an AE sensor obtained when welding conditions are out of appropriate ranges.

【図6】溶接時の溶接条件の補正を行う場合のフローチ
ャート
FIG. 6 is a flowchart in the case of correcting welding conditions at the time of welding.

【図7】レーザビームの焦点位置の最適制御の説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of optimal control of a focal position of a laser beam.

【図8】レーザビームの焦点位置の最適制御の説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of optimal control of a focal position of a laser beam.

【図9】レーザビームの焦点位置の最適制御の説明図FIG. 9 is an explanatory diagram of optimal control of a focal position of a laser beam.

【図10】レーザビームの焦点位置の最適制御の説明図FIG. 10 is an explanatory diagram of optimal control of a focal position of a laser beam.

【図11】レーザビームの焦点位置の最適制御のフロー
チャート
FIG. 11 is a flowchart of optimal control of a focal position of a laser beam.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レーザ発振器、2…レーザビーム、4…レーザ溶接
ヘッド、5…被溶接物、6…AEセンサ、8…暗騒音デ
ータメモリ、9…CPU(溶接条件補正手段)、10a
…基準データメモリ、10b…診断データメモリ(AE
パターンデータメモリ)、12…溶接ヘッド位置決め制
御装置(レーザビーム焦点位置決め制御装置)、15…
レーザ出力制御装置、16…アシストガス流量制御装
置、17…シールドガス流量制御装置、22a…制御プ
ログラム、22b…補正プログラム。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser oscillator, 2 ... Laser beam, 4 ... Laser welding head, 5 ... Workpiece, 6 ... AE sensor, 8 ... Background noise data memory, 9 ... CPU (welding condition correction means), 10a
... Reference data memory, 10b ... Diagnostic data memory (AE
Pattern data memory), 12 ... welding head positioning control device (laser beam focus positioning control device), 15 ...
Laser output control device, 16: assist gas flow control device, 17: shield gas flow control device, 22a: control program, 22b: correction program.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 茂隆 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株 式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 松島 修 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株 式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 一色 治 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株 式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 吉池 輝世勝 茨城県日立市会瀬町二丁目9番1号 日 立設備エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−58698(JP,A) 特開 昭58−9783(JP,A) 特開 平4−313473(JP,A) 特開 平4−75817(JP,A) 特開 昭52−89893(JP,A) 特開 昭59−220294(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 26/00 G01N 29/14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shigetaka Takeuchi 1-1-1, Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Kokubu Plant of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Osamu Matsushima 1-1, Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Inside Hitachi Kokubu Plant, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Osamu Isshiki 1-1-1, Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Kokubu Plant, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Teruyoshi Yoshiike Hitachi, Ibaraki 2-9-1, Aisecho Inside Hitachi Equipment Engineering Co., Ltd. (56) References JP-A-50-58698 (JP, A) JP-A-58-9983 (JP, A) JP-A-4-313473 (JP) JP-A-4-75817 (JP, A) JP-A-52-88993 (JP, A) JP-A-59-220294 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB Name) B23K 26/00 G01N 29/14

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 適切な溶接条件で行われた時に発生する
AE信号を予め調べて基準データとして記憶しておき、
また、レーザ出力、レーザビームの焦点位置決め、シー
ルドガス流量、アシストガス流量等の各種溶接条件を許
容範囲外にした場合に発生する溶接時のAE信号パター
ンを予め調べて各種非適切溶接条件のAE信号パターン
として記憶しておき、レーザ溶接を行う場合に、レーザ
溶接時に発生する音をAEセンサにより検出し、このA
E信号を前記基準データと比較して、実際のAE信号が
前記基準データ以上或いは以下の場合には、そのAE信
号を前記各種非適切溶接条件のAE信号パターンと比較
し、AE信号が前記AE信号パターンのいずれかに類似
すれば、そのパターンに該当する溶接条件を補正するこ
とを特徴とするレーザ溶接制御方法。
1. Occurs when performed under appropriate welding conditions
Check the AE signal in advance and store it as reference data,
In addition, laser output, laser beam focus positioning,
Allows various welding conditions such as flow gas flow and assist gas flow.
AE signal pattern during welding that occurs when it is out of range
AE signal patterns for various unsuitable welding conditions
When performing laser welding, a sound generated at the time of laser welding is detected by an AE sensor.
The E signal by comparing with the reference data, when the actual AE signals of the reference data or or less, the AE signal compared to AE signal pattern of the various non-appropriate welding conditions, the AE signal A laser welding control method comprising: correcting a welding condition corresponding to one of the AE signal patterns if the pattern is similar to the AE signal pattern.
【請求項2】 記各種溶接条件の中に前記非適切溶接
条件のAE信号パターンが共通して区別のつかないもの
が存在する場合には、その対象となる溶接条件に優先順
位をつけ、その順位に従い溶接条件を微量変化させ、こ
の微量変化後のAE信号と前記基準データを比較演算し
て、この基準データ・AE信号差が小さくなれば、この
微量変化させた溶接条件をさらに同方向に化させるこ
とで補正し、一方、この溶接条件の微量変化により基準
データ・AE信号差が大きくなればその溶接条件を元に
戻して、次の順位の溶接条件を微量変化させて、その前
の順位同様に微量変化後のAE信号と前記基準データを
比較演算して溶接条件の補正を行うようにした請求項1
記載のレーザ溶接制御方法。
Wherein when the AE signal pattern of the non-appropriate welding conditions in the prior SL various welding conditions are present which indistinguishable in common, prioritize the welding conditions to be the subject, The welding condition is slightly changed in accordance with the order, and the AE signal after the minute change is compared with the reference data. If the difference between the reference data and the AE signal becomes small, the welding condition after the minute change is further changed in the same direction. corrected by making variable ized in, whereas, the larger the reference data · AE signal difference by trace changes in the welding conditions and pull the welding conditions based on, and the welding condition of the next rank is trace changes, claim 1 to perform the preceding rank similar correction of the the AE signal after trace changes reference data comparison operation on the welding conditions
The laser welding control method according to the above.
【請求項3】 適切な溶接条件で行われた時に発生する
AE信号を予め調べて基準データとして記憶しておき、
レーザ溶接を行う場合に、レーザ溶接時に発生する音を
AEセンサにより検出し、このAE信号を予め基準デー
タと比較して、実際のAE信号が前記基準データ以上或
いは以下の場合には、レーザ出力、レーザビームの焦点
位置決め、シールドガス流量、アシストガス流量等の各
種溶接条件に優先順位をつけて、その順位に従い溶接条
件を微量変化させ、この微量変化後のAE信号と前記基
準データを比較演算して、この基準データ・AE信号差
が小さくなれば、この微量変化させた溶接条件をさらに
同方向に化させることで補正し、一方、この溶接条件
の微量変化により基準データ・AE信号差が大きくなれ
ばその溶接条件を元に戻して、次の順位の溶接条件を微
量変化させて、その前の順位同様に微量変化後のAE信
号と前記基準データを比較演算して溶接条件の補正を行
うことを特徴とするレーザ溶接制御方法。
3. Occurs when performed under appropriate welding conditions.
Check the AE signal in advance and store it as reference data,
When performing laser welding, the sound generated during laser welding is detected by an AE sensor, and this AE signal is used as a reference data in advance.
When the actual AE signal is equal to or greater than the reference data, the welding conditions such as laser output, laser beam focus positioning, shield gas flow rate, assist gas flow rate, etc. are prioritized. The welding conditions are minutely changed according to the order, and the AE signal after the minute change is compared with the reference data, and if the difference between the reference data and the AE signal becomes small, the welding condition with the minute change is further changed.
Corrected by making variable ized in the same direction, whereas, the larger the reference data · AE signal difference by trace changes in the welding conditions and pull the welding conditions based on the welding condition of the next rank is trace changed A laser welding control method characterized in that the welding condition is corrected by comparing and calculating the AE signal after the minute change and the reference data in the same manner as the previous ranking.
【請求項4】 記AEセンサから検出されるAE信号
は、レーザ溶接開始時と溶接終了時の過渡的な状態にお
ける検出信号と作業現場からの溶接音以外のノイズを
ットして前記基準データと比較されるよう設定してある
請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載のレーザ溶
接制御方法。
4. AE signal detected from the previous SL AE sensor, mosquitoes <br/> Tsu noise other than welding sound from the detection signal and the worksite in a transitional state at the end welding at the start of laser welding are reports open compared with the reference data is to so that set
The laser welding control method according to claim 1 .
【請求項5】 前記各種溶接条件の補正を行っても、前
記AE信号が前記基準データの範囲内に収まらない場合
には、警報を発して溶接運転を停止させるようにした請
求項1ないし請求項4のいずれか1項記載のレーザ溶接
制御方法。
5. A even if the correction of each species welding conditions, when the AE signal does not fall within the scope of the reference data were to stop the welding operation by an alarm
The laser welding control method according to claim 1 .
【請求項6】 (a)レーザ溶接により発生する音を検
出するAEセンサと、(b)レーザ出力制御手段と、
(c)被溶接物に対するレーザビーム焦点位置を制御す
るレーザビーム焦点位置決め制御手段と、(d)シール
ドガス流量制御手段と、(e)アシストガス流量制御手
段と、(f)適切な溶接条件で行われた時に発生するA
E信号を予め調べて基準データとして記憶する基準デー
タ記憶手段と、(g)ーザ出力、レーザビームの焦点
位置決め、シールドガス流量、アシストガス流量等の各
種溶接条件を許容範囲外にした場合に発生する溶接時の
AE信号パターンを予め調べて各種非適切溶接条件のA
E信号パターンとして記憶するAE信号パターン記憶手
段と、(h)前記AEセンサで検出された溶接時の実際
のAE信号を前記基準データと比較して、このAE信号
が前記基準データ以上或いは以下の場合には、そのAE
信号を前記各種非適切溶接条件のAE信号パターンと比
較し、AE信号が前記AE信号パターンに類似するか否
か判断し、AE信号が前記AE信号パターンのいずれか
に類似すれば、そのパターンに該当する溶接条件を補正
する溶接条件補正手段とを備えて成ることを特徴とする
レーザ溶接制御装置。
6. An AE sensor for detecting a sound generated by laser welding, (b) a laser output control means,
(C) laser beam focus position control means for controlling the laser beam focus position with respect to the workpiece, (d) shield gas flow rate control means, (e) assist gas flow rate control means, and (f) under appropriate welding conditions. A that occurs when done
A reference data storage means for storing the E signal as previously examined reference data, (g) Le chromatography The output, the focus position of the laser beam, the shielding gas flow rate, if the various welding conditions of the assist gas flow rate, etc. was out of tolerance The AE signal pattern at the time of welding that occurs during welding is checked in advance and the A
AE signal pattern storage means for storing as an E signal pattern; and (h) comparing an actual AE signal at the time of welding detected by the AE sensor with the reference data, and determining whether the AE signal is equal to or greater than the reference data. In that case, the AE
The signal is compared with the AE signal patterns of the various unsuitable welding conditions, and it is determined whether the AE signal is similar to the AE signal pattern. If the AE signal is similar to any of the AE signal patterns, A laser welding control device comprising: welding condition correcting means for correcting a corresponding welding condition.
【請求項7】(a)レーザ溶接により発生する音を検出
するAEセンサと、(b)レーザ出力制御手段と、
(c)被溶接物に対するレーザビーム焦点位置を制御す
るレーザビーム焦点位置決め制御手段と、(d)シール
ドガス流量制御手段と、(e)アシストガス流量制御手
段と、(f)適切な溶接条件で行われた時に発生するA
E信号を予め調べて基準データとして記憶する基準デー
タ記憶手段と、(g)ーザ出力、レーザビームの焦点
位置決め、シールドガス流量、アシストガス流量等の各
種溶接条件を許容範囲外にした場合に発生する溶接時の
AE信号パターンを予め調べて各種非適切溶接条件のA
E信号パターンとして記憶するAE信号パターン記憶手
段と、(h)前記AEセンサで検出された溶接時の実際
のAE信号を前記基準データと比較して、このAE信号
が前記基準データ以上或いは以下の場合には、所定の補
正プログラムすなわちレーザ出力、レーザビームの焦点
位置決め、シールドガス流量、アシストガス流量等の各
種溶接条件を予め付けた優先順位に従い微量変化させ、
この微量変化後のAE信号と前記基準データを比較演算
して、この基準データ・AE信号差が小さくなれば、こ
の微量変化させた溶接条件をさらに同方向に変化させる
ことで補正し、一方、この溶接条件の微量変化により基
準データ・AE信号差が大きくなればその溶接条件を元
に戻して、次の順位の溶接条件を微量変化させて、その
前の順位同様に微量変化後のAE信号と前記基準データ
を比較演算して溶接条件の補正を行うことを内容とする
プログラムを実行する補正手段とを備えて成ることを特
徴とするレーザ溶接制御装置。
7. An AE sensor for detecting a sound generated by laser welding, (b) a laser output control means,
(C) laser beam focus position control means for controlling the laser beam focus position with respect to the workpiece, (d) shield gas flow rate control means, (e) assist gas flow rate control means, and (f) under appropriate welding conditions. A that occurs when done
A reference data storage means for storing the E signal as previously examined reference data, (g) Le chromatography The output, the focus position of the laser beam, the shielding gas flow rate, if the various welding conditions of the assist gas flow rate, etc. was out of tolerance The AE signal pattern at the time of welding that occurs during welding is checked in advance and the A
AE signal pattern storage means for storing as an E signal pattern; and (h) comparing an actual AE signal at the time of welding detected by the AE sensor with the reference data, and determining whether the AE signal is equal to or greater than the reference data. case, predetermined correction program namely laser output, the focus position of the laser beam, the shielding gas flow rate, to various welding conditions follow have fine amount changes previously assigned priority to the assist gas flow rate, etc.,
The AE signal after the minute change is compared with the reference data, and when the difference between the reference data and the AE signal becomes small, the welding condition that has been minutely changed is corrected by further changing in the same direction . If the difference between the reference data and the AE signal becomes large due to the slight change in the welding condition, the welding condition is returned to the original, the welding condition of the next rank is slightly changed, and the AE signal after the minute change in the same manner as the previous rank. And comparing the reference data with the reference data to correct the welding conditions.
A laser welding control device comprising: a correction unit that executes a program .
【請求項8】 記AEセンサから検出される信号のう
ち、レーザ溶接開始時と溶接終了時の過渡的な状態にお
ける検出信号と作業現場からの溶接音以外のノイズを
ットする手段を備えて成る請求項6又は請求項7記載の
レーザ溶接制御装置。
8. Of the prior Symbol AE signals that will be detected from the sensor, mosquito <br/> noise other than welding sound from the detection signal and the worksite in a transitional state at the end welding at the start of laser welding The laser welding control device according to claim 6 or 7, further comprising a cutting means.
【請求項9】 記各種溶接条件の補正により溶接が改
善されない場合には、警報を出力して溶接を自動停止す
る手段を備えた請求項6ないし請求項8のいずれか1項
記載のレーザ溶接制御装置。
If 9. not improved welding by the correction of the previous SL various welding conditions, any one of claim 6 through claim 8 comprising means for automatically stopping the welding outputs an alarm
The laser welding control device according to any one of the preceding claims.
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