JP3184969B2 - レーザ溶接の溶接状態検出装置 - Google Patents
レーザ溶接の溶接状態検出装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ照射光をレ
ーザトーチでワークに照射して溶接を行うレーザ溶接装
置に適用され、ワークにおける欠陥有無等の溶接状態を
検出するレーザ溶接の溶接状態検出装置に関する。
ーザトーチでワークに照射して溶接を行うレーザ溶接装
置に適用され、ワークにおける欠陥有無等の溶接状態を
検出するレーザ溶接の溶接状態検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ溶接装置は、レーザ発振器から出
力されたパルス状あるいは連続状のレーザ照射光を、レ
ーザトーチを通してワークに照射して溶接を行うもので
ある。具体的には、例えば自動車の大量生産ライン等に
適用されるレーザ溶接装置は、レーザトーチを多関節ロ
ボットに取り付けることにより、３次元加工を実現して
いる。
力されたパルス状あるいは連続状のレーザ照射光を、レ
ーザトーチを通してワークに照射して溶接を行うもので
ある。具体的には、例えば自動車の大量生産ライン等に
適用されるレーザ溶接装置は、レーザトーチを多関節ロ
ボットに取り付けることにより、３次元加工を実現して
いる。
【０００３】現在、レーザ溶接における溶接状態、特に
溶接欠陥の検査は、検査員がオフラインにて目視や検査
機器の使用により行うことが多い。この場合、自動車の
大量生産ライン等では大変多くの溶接箇所について検査
する必要があり、検査員の負担は大きい。また、生産ラ
インの生産性の観点から検査時間は短い必要があり、溶
接と並行したインラインで欠陥検査を行うことが最も望
ましい。尚、レーザ溶接装置の中でも、特にＹＡＧレー
ザ照射光を用いたＹＡＧレーザ溶接装置は、精密な製品
の溶接に適用されることも多く、高い生産性に加え、品
質が重要視されている。
溶接欠陥の検査は、検査員がオフラインにて目視や検査
機器の使用により行うことが多い。この場合、自動車の
大量生産ライン等では大変多くの溶接箇所について検査
する必要があり、検査員の負担は大きい。また、生産ラ
インの生産性の観点から検査時間は短い必要があり、溶
接と並行したインラインで欠陥検査を行うことが最も望
ましい。尚、レーザ溶接装置の中でも、特にＹＡＧレー
ザ照射光を用いたＹＡＧレーザ溶接装置は、精密な製品
の溶接に適用されることも多く、高い生産性に加え、品
質が重要視されている。
【０００４】そこで、発明者等は、高品質な製品を高い
生産性で製造することに寄与すべく、レーザ溶接におけ
る溶接状態を正確にかつインラインで計測し得る技術
を、「レーザ溶接状態監視装置及び監視方法（特願平10
-217470号）」にて提案している。即ち、この出願で
は、溶接時に溶接部分にて発生するプラズマ光および散
乱光（以後、反射光と呼ぶ）の両方に基づいて溶接状態
を検出、判定するレーザ溶接の溶接状態検出方法および
装置を提案している。尚、反射光およびプラズマ光の両
光を含む、溶接時にワークの溶接箇所から発生する光
を、溶接光と呼ぶ。
生産性で製造することに寄与すべく、レーザ溶接におけ
る溶接状態を正確にかつインラインで計測し得る技術
を、「レーザ溶接状態監視装置及び監視方法（特願平10
-217470号）」にて提案している。即ち、この出願で
は、溶接時に溶接部分にて発生するプラズマ光および散
乱光（以後、反射光と呼ぶ）の両方に基づいて溶接状態
を検出、判定するレーザ溶接の溶接状態検出方法および
装置を提案している。尚、反射光およびプラズマ光の両
光を含む、溶接時にワークの溶接箇所から発生する光
を、溶接光と呼ぶ。
【０００５】ところで、上記溶接状態検出装置を実際の
生産ラインに適用する場合に、溶接光（反射光、プラズ
マ光それぞれ）用の光センサをレーザ照射光の光軸と異
なる方向からアプローチするように配置することは実用
的ではない。これは、ワークとレーザトーチとの間に空
間的な余裕がない場合が多いからである。さらに、スパ
ッタやヒュームなどの汚れに対する対策を施したり、メ
インテナンスを行う必要が増えるなどの理由もある。あ
るいは、光センサとレーザ照射光との光軸方向が同じで
あっても、これら光軸が互いにオフセットしている場合
には、溶接中心部からの反射光や、プルームの発光を検
出できない。
生産ラインに適用する場合に、溶接光（反射光、プラズ
マ光それぞれ）用の光センサをレーザ照射光の光軸と異
なる方向からアプローチするように配置することは実用
的ではない。これは、ワークとレーザトーチとの間に空
間的な余裕がない場合が多いからである。さらに、スパ
ッタやヒュームなどの汚れに対する対策を施したり、メ
インテナンスを行う必要が増えるなどの理由もある。あ
るいは、光センサとレーザ照射光との光軸方向が同じで
あっても、これら光軸が互いにオフセットしている場合
には、溶接中心部からの反射光や、プルームの発光を検
出できない。
【０００６】このため、発明者等は、上記光センサの光
軸がレーザ照射光の光軸に対して同軸上になるように、
この光センサおよびこれに関連する光学系全てをレーザ
トーチと一体に配置した技術を、「溶接状態検出装置
（特願平11-26902号）」にて提案している。
軸がレーザ照射光の光軸に対して同軸上になるように、
この光センサおよびこれに関連する光学系全てをレーザ
トーチと一体に配置した技術を、「溶接状態検出装置
（特願平11-26902号）」にて提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記出願による光セン
サをレーザ照射光光軸に対して同軸に配置した装置は、
レーザ照射光光軸に対して異軸上に配置したものに見ら
れた問題を解消できるものの、レーザトーチが大きくか
つ重くなるため、操作性が悪く、また、レーザトーチを
前述した多関節ロボット等に取り付けるには不適であ
る。
サをレーザ照射光光軸に対して同軸に配置した装置は、
レーザ照射光光軸に対して異軸上に配置したものに見ら
れた問題を解消できるものの、レーザトーチが大きくか
つ重くなるため、操作性が悪く、また、レーザトーチを
前述した多関節ロボット等に取り付けるには不適であ
る。
【０００８】それ故、本発明の課題は、レーザトーチが
コンパクトでかつ軽量であり、操作性に優れ、ロボット
への取り付けにも適したレーザ溶接の溶接状態検出装置
を提供することである。
コンパクトでかつ軽量であり、操作性に優れ、ロボット
への取り付けにも適したレーザ溶接の溶接状態検出装置
を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーザ
照射光をレーザトーチでワークに照射して溶接を行うレ
ーザ溶接装置に適用され、ワークにおける溶接状態を検
出するためのレーザ溶接の溶接状態検出装置において、
レーザ溶接時にワークから放出されるプラズマ光および
レーザ光の反射光を含む溶接光を前記レーザトーチ内部
の光学系を通してレーザ照射光と光学的に同軸で取得
し、取得した前記プラズマ光および反射光を含む溶接光
を光ファイバを介して前記レーザトーチ外部に伝送し、
さらに前記プラズマ光および反射光を含む溶接光のうち
からプラズマ光および反射光をそれぞれ複数の光学系に
より伝送すると共に光センサで光電変換し、プラズマ光
および反射光に応じた電気信号に基づいてワークにおけ
る溶接状態を検出することを特徴とするレーザ溶接の溶
接状態検出装置が得られる。
照射光をレーザトーチでワークに照射して溶接を行うレ
ーザ溶接装置に適用され、ワークにおける溶接状態を検
出するためのレーザ溶接の溶接状態検出装置において、
レーザ溶接時にワークから放出されるプラズマ光および
レーザ光の反射光を含む溶接光を前記レーザトーチ内部
の光学系を通してレーザ照射光と光学的に同軸で取得
し、取得した前記プラズマ光および反射光を含む溶接光
を光ファイバを介して前記レーザトーチ外部に伝送し、
さらに前記プラズマ光および反射光を含む溶接光のうち
からプラズマ光および反射光をそれぞれ複数の光学系に
より伝送すると共に光センサで光電変換し、プラズマ光
および反射光に応じた電気信号に基づいてワークにおけ
る溶接状態を検出することを特徴とするレーザ溶接の溶
接状態検出装置が得られる。
【００１０】本発明によればまた、伝送されたプラズマ
光および反射光を含む前記溶接光のうちから反射光を伝
送された溶接光光軸に対して実質直角方向に反射する一
方、残りの光を透過する第１の反射ミラーと、前記第１
の反射ミラーを透過した光のうちからプラズマ光を伝送
された溶接光光軸に対して実質直角方向に反射する第２
の反射ミラーと、前記反射光を光電変換する第１の光セ
ンサと、前記プラズマ光を光電変換する第２の光センサ
と、前記第１および前記第２の反射ミラーならびに前記
第１および前記第２の光センサを収容または支持する筐
体とを有する前記レーザ溶接の溶接状態検出装置が得ら
れる。
光および反射光を含む前記溶接光のうちから反射光を伝
送された溶接光光軸に対して実質直角方向に反射する一
方、残りの光を透過する第１の反射ミラーと、前記第１
の反射ミラーを透過した光のうちからプラズマ光を伝送
された溶接光光軸に対して実質直角方向に反射する第２
の反射ミラーと、前記反射光を光電変換する第１の光セ
ンサと、前記プラズマ光を光電変換する第２の光センサ
と、前記第１および前記第２の反射ミラーならびに前記
第１および前記第２の光センサを収容または支持する筐
体とを有する前記レーザ溶接の溶接状態検出装置が得ら
れる。
【００１１】本発明によればさらに、前記第１の反射ミ
ラーと前記第１の光センサとの間に設けられ、反射光を
選択的に透過する第１の光学フィルタと、前記第２の反
射ミラーと前記第２の光センサとの間に設けられ、プラ
ズマ光を選択的に透過する第２の光学フィルタとを有
し、前記第１および前記第２の光学フィルタも前記筐体
に収容または支持された前記レーザ溶接の溶接状態検出
装置が得られる。
ラーと前記第１の光センサとの間に設けられ、反射光を
選択的に透過する第１の光学フィルタと、前記第２の反
射ミラーと前記第２の光センサとの間に設けられ、プラ
ズマ光を選択的に透過する第２の光学フィルタとを有
し、前記第１および前記第２の光学フィルタも前記筐体
に収容または支持された前記レーザ溶接の溶接状態検出
装置が得られる。
【００１２】また、本発明によれば、前記筐体は、伝送
されたプラズマ光および反射光を含む前記溶接光の光軸
が実質水平または実質垂直になるように設置可能な外形
を呈する前記レーザ溶接の溶接状態検出装置が得られ
る。
されたプラズマ光および反射光を含む前記溶接光の光軸
が実質水平または実質垂直になるように設置可能な外形
を呈する前記レーザ溶接の溶接状態検出装置が得られ
る。
【００１３】さらに、本発明によれば、前記レーザトー
チには、レーザ光源からのレーザ入射光をその入射光光
軸に対して実質直角方向に反射してレーザ照射光とする
一方、プラズマ光および反射光を含む前記溶接光をレー
ザ照射光の光軸と同軸上に透過する第１の光学系と、透
過されたプラズマ光および反射光を含む前記溶接光をそ
の光軸に対して実質直角方向に反射して前記光ファイバ
に入射する第２の光学系とが備えられており、前記第２
の光学系は、前記レーザトーチに取り外し可能に取り付
けられており、前記レーザトーチにはさらに、前記第２
の光学系が取り外されているときに溶接箇所を撮像する
ためのＣＣＤカメラが取り付けられている前記レーザ溶
接の溶接状態検出装置が得られる。
チには、レーザ光源からのレーザ入射光をその入射光光
軸に対して実質直角方向に反射してレーザ照射光とする
一方、プラズマ光および反射光を含む前記溶接光をレー
ザ照射光の光軸と同軸上に透過する第１の光学系と、透
過されたプラズマ光および反射光を含む前記溶接光をそ
の光軸に対して実質直角方向に反射して前記光ファイバ
に入射する第２の光学系とが備えられており、前記第２
の光学系は、前記レーザトーチに取り外し可能に取り付
けられており、前記レーザトーチにはさらに、前記第２
の光学系が取り外されているときに溶接箇所を撮像する
ためのＣＣＤカメラが取り付けられている前記レーザ溶
接の溶接状態検出装置が得られる。
【００１４】
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態によるレーザ溶接の溶接状態検出装置を説明
する。
実施の形態によるレーザ溶接の溶接状態検出装置を説明
する。
【００１６】図１を参照して、本発明による溶接状態検
出装置を含むレーザ溶接システムは、レーザ光を発生す
るＹＡＧレーザ発振器６０１と、発生したレーザ光を伝
搬する光ファイバ６０２と、図示しない多関節ロボット
アームに取り付けられ、伝搬されたレーザ光が入力され
るレーザトーチ６０３とを有している。レーザトーチ６
０３からは、レーザ照射光Ｌｗが出射されて図示しない
走査テーブル上に載置されたワーク８００に照射され、
レーザ溶接が行われる。溶接時には、ワーク８００の溶
接部から、反射光（ＹＡＧ光）Ｌｒおよびプラズマ光Ｌ
ｐが発生、放出される。
出装置を含むレーザ溶接システムは、レーザ光を発生す
るＹＡＧレーザ発振器６０１と、発生したレーザ光を伝
搬する光ファイバ６０２と、図示しない多関節ロボット
アームに取り付けられ、伝搬されたレーザ光が入力され
るレーザトーチ６０３とを有している。レーザトーチ６
０３からは、レーザ照射光Ｌｗが出射されて図示しない
走査テーブル上に載置されたワーク８００に照射され、
レーザ溶接が行われる。溶接時には、ワーク８００の溶
接部から、反射光（ＹＡＧ光）Ｌｒおよびプラズマ光Ｌ
ｐが発生、放出される。
【００１７】レーザトーチ６０３には、ＹＡＧレーザ発
振器６０１から光ファイバ６０２および全反射ミラー６
０４を経て入射するレーザ光をその入射光光軸（図中、
左右方向）に対して実質直角方向（図中、上下方向）に
反射してレーザ照射光Ｌｗとする一方、溶接光をレーザ
照射光光軸と同軸上に透過する第１の光学系としての照
射光反射ミラー１０１と、透過された溶接光をその溶接
光光軸（図中、上下方向）に対して実質直角方向に反射
して、カプラ２０１を介してレーザトーチ６０３に取り
外し可能に取り付けられた光ファイバ２０２に入射する
第２の光学系としての全反射ミラー１０２とが備えられ
ている。
振器６０１から光ファイバ６０２および全反射ミラー６
０４を経て入射するレーザ光をその入射光光軸（図中、
左右方向）に対して実質直角方向（図中、上下方向）に
反射してレーザ照射光Ｌｗとする一方、溶接光をレーザ
照射光光軸と同軸上に透過する第１の光学系としての照
射光反射ミラー１０１と、透過された溶接光をその溶接
光光軸（図中、上下方向）に対して実質直角方向に反射
して、カプラ２０１を介してレーザトーチ６０３に取り
外し可能に取り付けられた光ファイバ２０２に入射する
第２の光学系としての全反射ミラー１０２とが備えられ
ている。
【００１８】即ち、本発明によるレーザ溶接状態検出装
置は、レーザ溶接時にワーク８００から放出される溶接
光をレーザトーチ６０３内部の光学系を通してレーザ照
射光Ｌｗと光学的に同軸で取得する。
置は、レーザ溶接時にワーク８００から放出される溶接
光をレーザトーチ６０３内部の光学系を通してレーザ照
射光Ｌｗと光学的に同軸で取得する。
【００１９】さらに、本レーザ溶接状態検出装置は、レ
ーザトーチ６０３から光ファイバ２０２を通して伝送さ
れた溶接光のうちから反射光Ｌｒ成分（ＹＡＧレーザの
場合、波長１０６４ｎｍ成分）を溶接光光軸（図中、左
右方向）に対して実質直角方向（図中、上下方向）に反
射する一方、残りの光成分を透過する反射光（ＹＡＧ
光）反射ミラー３０１と、反射光反射ミラー３０１を透
過した光成分のうちから少くともプラズマ光Ｌｐ成分
（本例では、全反射）を溶接光光軸（図中、左右方向）
に対して実質直角方向（図中、上下方向）に反射する全
反射ミラー３０２と、集光レンズ３０７によって集光さ
れ、さらに図示しない減光フィルタで減光された反射光
Ｌｒ成分を光電変換する反射光用センサ３０３と、集光
レンズ３０８によって集光され、さらに図示しない減光
フィルタで減光されたプラズマ光Ｌｐ成分を光電変換す
るプラズマ光用センサ３０４と、これら光学部品および
光電部品を収容または支持する筐体３１０とを有してい
る。光ファイバ２０２は、筐体３１０にカプラ２０３を
介して取り外し可能に取り付けられている。尚、反射光
（ＹＡＧ光）用センサ３０３およびプラズマ光用センサ
３０４の感度等は、溶接光の光ファイバ２０２等中を伝
送する間の減衰量等を考慮して設定する。
ーザトーチ６０３から光ファイバ２０２を通して伝送さ
れた溶接光のうちから反射光Ｌｒ成分（ＹＡＧレーザの
場合、波長１０６４ｎｍ成分）を溶接光光軸（図中、左
右方向）に対して実質直角方向（図中、上下方向）に反
射する一方、残りの光成分を透過する反射光（ＹＡＧ
光）反射ミラー３０１と、反射光反射ミラー３０１を透
過した光成分のうちから少くともプラズマ光Ｌｐ成分
（本例では、全反射）を溶接光光軸（図中、左右方向）
に対して実質直角方向（図中、上下方向）に反射する全
反射ミラー３０２と、集光レンズ３０７によって集光さ
れ、さらに図示しない減光フィルタで減光された反射光
Ｌｒ成分を光電変換する反射光用センサ３０３と、集光
レンズ３０８によって集光され、さらに図示しない減光
フィルタで減光されたプラズマ光Ｌｐ成分を光電変換す
るプラズマ光用センサ３０４と、これら光学部品および
光電部品を収容または支持する筐体３１０とを有してい
る。光ファイバ２０２は、筐体３１０にカプラ２０３を
介して取り外し可能に取り付けられている。尚、反射光
（ＹＡＧ光）用センサ３０３およびプラズマ光用センサ
３０４の感度等は、溶接光の光ファイバ２０２等中を伝
送する間の減衰量等を考慮して設定する。
【００２０】即ち、本発明によるレーザ溶接状態検出装
置は、取得した溶接光を光ファイバ２０２を介してレー
ザトーチ６０３外部の、筐体３１０に収容または支持さ
れた光学および光電部品群に伝送し、伝送された溶接光
を光センサで光電変換する。光ファイバ２０２は、短く
とも、多関節ロボットアームの動作範囲を許容し得る長
さである。また、カプラ２０１および２０３によってレ
ーザトーチ６０３および筐体３１０から取り外し可能で
あるので、メインテナンスや交換が容易である。
置は、取得した溶接光を光ファイバ２０２を介してレー
ザトーチ６０３外部の、筐体３１０に収容または支持さ
れた光学および光電部品群に伝送し、伝送された溶接光
を光センサで光電変換する。光ファイバ２０２は、短く
とも、多関節ロボットアームの動作範囲を許容し得る長
さである。また、カプラ２０１および２０３によってレ
ーザトーチ６０３および筐体３１０から取り外し可能で
あるので、メインテナンスや交換が容易である。
【００２１】さらに、本レーザ溶接状態検出装置は、反
射光反射ミラー３０１と反射光用センサ３０３との間に
設けられ、反射光成分を選択的に透過する反射光（ＹＡ
Ｇ光）透過フィルタ３０５と、全反射ミラー３０２とプ
ラズマ光用センサ３０４との間に設けられ、プラズマ光
成分を選択的に透過するプラズマ光透過フィルタ３０６
とを有している。反射光透過フィルタ３０５およびプラ
ズマ光透過フィルタ３０６も、筐体３１０に収容または
支持されている。
射光反射ミラー３０１と反射光用センサ３０３との間に
設けられ、反射光成分を選択的に透過する反射光（ＹＡ
Ｇ光）透過フィルタ３０５と、全反射ミラー３０２とプ
ラズマ光用センサ３０４との間に設けられ、プラズマ光
成分を選択的に透過するプラズマ光透過フィルタ３０６
とを有している。反射光透過フィルタ３０５およびプラ
ズマ光透過フィルタ３０６も、筐体３１０に収容または
支持されている。
【００２２】本レーザ溶接状態検出装置はさらに、反射
光用センサ３０３およびプラズマ光用センサ３０４から
の電気信号を用い、反射光Ｌｒおよびプラズマ光Ｌｐの
例えば光強度に基づいてワーク８００における溶接状態
を検出、判定する溶接状態判定処理部４０１と、検出、
判定した溶接状態をディスプレイ等に表示するための表
示部４０４と、検出した溶接状態を記憶するための記憶
部４０５とを備えている。尚、溶接状態判定処理につい
ては、本発明の要旨ではないので、説明を省略する。
光用センサ３０３およびプラズマ光用センサ３０４から
の電気信号を用い、反射光Ｌｒおよびプラズマ光Ｌｐの
例えば光強度に基づいてワーク８００における溶接状態
を検出、判定する溶接状態判定処理部４０１と、検出、
判定した溶接状態をディスプレイ等に表示するための表
示部４０４と、検出した溶接状態を記憶するための記憶
部４０５とを備えている。尚、溶接状態判定処理につい
ては、本発明の要旨ではないので、説明を省略する。
【００２３】筐体３１０は、光ファイバ２０２を経て伝
送された溶接光光軸が実質水平または実質垂直になるよ
うに設置可能な外形を呈しており、例えば、図２（ａ）
に示すような所謂横置きや、図２（ｂ）に示すような所
謂縦置きが可能である。
送された溶接光光軸が実質水平または実質垂直になるよ
うに設置可能な外形を呈しており、例えば、図２（ａ）
に示すような所謂横置きや、図２（ｂ）に示すような所
謂縦置きが可能である。
【００２４】また、レーザトーチ６０３には、全反射ミ
ラー１０２が取り外し可能に取り付けられており、さら
に、ＣＣＤカメラ５００が取り付けられている。ＣＣＤ
カメラ５００は、例えば、初期調整時などに溶接箇所を
撮像するために用いる。ＣＣＤカメラ５００により撮像
するときには、全反射ミラー１０２を取り外す。ＣＣＤ
カメラ５００としては、可及的小型軽量のものを常時取
り付けておくか、あるいは必要時にのみ取り付けるよう
にしてもよい。
ラー１０２が取り外し可能に取り付けられており、さら
に、ＣＣＤカメラ５００が取り付けられている。ＣＣＤ
カメラ５００は、例えば、初期調整時などに溶接箇所を
撮像するために用いる。ＣＣＤカメラ５００により撮像
するときには、全反射ミラー１０２を取り外す。ＣＣＤ
カメラ５００としては、可及的小型軽量のものを常時取
り付けておくか、あるいは必要時にのみ取り付けるよう
にしてもよい。
【００２５】尚、以上の説明では、レーザ発振器として
ＹＡＧレーザ発振器を用いているが、これに限らず、他
の例えばＣＯ2レーザ発振器、エキシマレーザ発振器を
用いてもよい。この場合、レーザ照射光の種類に応じて
溶接光の特性が異なるため、光学系の構成や光センサを
適宜選定する。
ＹＡＧレーザ発振器を用いているが、これに限らず、他
の例えばＣＯ2レーザ発振器、エキシマレーザ発振器を
用いてもよい。この場合、レーザ照射光の種類に応じて
溶接光の特性が異なるため、光学系の構成や光センサを
適宜選定する。
【００２６】
【発明の効果】本発明によるレーザ溶接の溶接状態検出
装置は、レーザ溶接時にワークから放出される溶接光を
レーザトーチ内部の光学系を通してレーザ照射光と光学
的に同軸で取得し、取得した溶接光を光ファイバを介し
てレーザトーチ外部に伝送し、伝送された溶接光を光セ
ンサで光電変換し、溶接光に応じた電気信号に基づいて
ワークにおける溶接状態を検出するため、レーザトーチ
がコンパクトでかつ軽量であり、操作性に優れ、ロボッ
トへの取り付けにも適している。また、光ファイバの長
さを適宜選択することによって、この光ファイバを介し
てレーザトーチに接続した構成部を溶接部から離して設
置でき、ロボットアームの動作範囲やワークの移動範囲
を十分に確保できる。また、コスト的にも有利である。
装置は、レーザ溶接時にワークから放出される溶接光を
レーザトーチ内部の光学系を通してレーザ照射光と光学
的に同軸で取得し、取得した溶接光を光ファイバを介し
てレーザトーチ外部に伝送し、伝送された溶接光を光セ
ンサで光電変換し、溶接光に応じた電気信号に基づいて
ワークにおける溶接状態を検出するため、レーザトーチ
がコンパクトでかつ軽量であり、操作性に優れ、ロボッ
トへの取り付けにも適している。また、光ファイバの長
さを適宜選択することによって、この光ファイバを介し
てレーザトーチに接続した構成部を溶接部から離して設
置でき、ロボットアームの動作範囲やワークの移動範囲
を十分に確保できる。また、コスト的にも有利である。
【図１】本発明の実施の形態によるレーザ溶接の溶接状
態検出装置を含むレーザ溶接システムの構成を示す図で
ある。
態検出装置を含むレーザ溶接システムの構成を示す図で
ある。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、図１に示す溶接状態検
出装置の筐体の設置例を示す図である。
出装置の筐体の設置例を示す図である。
１０１ 照射光反射ミラー １０２ 全反射ミラー ２０１、２０３ カプラ ２０２ 光ファイバ ３０１ 反射光（ＹＡＧ光）反射ミラー ３０２ 全反射ミラー ３１０ 筐体 ３０３ 反射光（ＹＡＧ光）用センサ ３０４ プラズマ光用センサ ３０５ 反射光（ＹＡＧ光）透過フィルタ ３０６ プラズマ光透過フィルタ ４０１ 溶接状態判定処理部 ４０４ 表示部 ４０５ 記憶部 ５００ ＣＣＤカメラ ６０１ ＹＡＧレーザ発振器 ６０３ レーザトーチ ８００ ワーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/18 B23K 31/00
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ照射光をレーザトーチでワークに
照射して溶接を行うレーザ溶接装置に適用され、ワーク
における溶接状態を検出するためのレーザ溶接の溶接状
態検出装置において、レーザ溶接時にワークから放出さ
れるプラズマ光およびレーザ光の反射光を含む溶接光を
前記レーザトーチ内部の光学系を通してレーザ照射光と
光学的に同軸で取得し、取得した前記プラズマ光および
反射光を含む溶接光を光ファイバを介して前記レーザト
ーチ外部に伝送し、さらに前記プラズマ光および反射光
を含む溶接光のうちからプラズマ光および反射光をそれ
ぞれ複数の光学系により伝送すると共に光センサで光電
変換し、プラズマ光および反射光に応じた電気信号に基
づいてワークにおける溶接状態を検出することを特徴と
するレーザ溶接の溶接状態検出装置。 - 【請求項２】 伝送されたプラズマ光および反射光を含
む前記溶接光のうちから反射光を伝送された溶接光光軸
に対して実質直角方向に反射する一方、残りの光を透過
する第１の反射ミラーと、前記第１の反射ミラーを透過
した光のうちからプラズマ光を伝送された溶接光光軸に
対して実質直角方向に反射する第２の反射ミラーと、前
記反射光を光電変換する第１の光センサと、前記プラズ
マ光を光電変換する第２の光センサと、前記第１および
前記第２の反射ミラーならびに前記第１および前記第２
の光センサを収容または支持する筐体とを有する請求項
１に記載のレーザ溶接の溶接状態検出装置。 - 【請求項３】 前記第１の反射ミラーと前記第１の光セ
ンサとの間に設けられ、反射光を選択的に透過する第１
の光学フィルタと、前記第２の反射ミラーと前記第２の
光センサとの間に設けられ、プラズマ光を選択的に透過
する第２の光学フィルタとを有し、前記第１および前記
第２の光学フィルタも前記筐体に収容または支持された
請求項２に記載のレーザ溶接の溶接状態検出装置。 - 【請求項４】 前記筐体は、伝送されたプラズマ光およ
び反射光を含む前記溶接光の光軸が実質水平または実質
垂直になるように設置可能な外形を呈する請求項２また
は３に記載のレーザ溶接の溶接状態検出装置。 - 【請求項５】 前記レーザトーチには、レーザ光源から
のレーザ入射光をその入射光光軸に対して実質直角方向
に反射してレーザ照射光とする一方、プラズ マ光および
反射光を含む前記溶接光をレーザ照射光の光軸と同軸上
に透過する第１の光学系と、透過されたプラズマ光およ
び反射光を含む前記溶接光をその光軸に対して実質直角
方向に反射して前記光ファイバに入射する第２の光学系
とが備えられており、前記第２の光学系は、前記レーザ
トーチに取り外し可能に取り付けられており、前記レー
ザトーチにはさらに、前記第２の光学系が取り外されて
いるときに溶接箇所を撮像するためのＣＣＤカメラが取
り付けられている請求項１乃至４のいずれかに記載のレ
ーザ溶接の溶接状態検出装置。
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|---|---|---|---|
| JP14437399A JP3184969B2 (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | レーザ溶接の溶接状態検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14437399A JP3184969B2 (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | レーザ溶接の溶接状態検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000334587A JP2000334587A (ja) | 2000-12-05 |
| JP3184969B2 true JP3184969B2 (ja) | 2001-07-09 |
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Family Applications (1)
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| JP14437399A Expired - Fee Related JP3184969B2 (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | レーザ溶接の溶接状態検出装置 |
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| JP5007144B2 (ja) * | 2007-04-11 | 2012-08-22 | 株式会社ジャパンユニックス | レーザー式はんだ付け装置 |
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-
1999
- 1999-05-25 JP JP14437399A patent/JP3184969B2/ja not_active Expired - Fee Related
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