JP6688021B2 - Laser welding monitoring device and laser welding monitoring method - Google Patents

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本発明は、欠陥検出精度が高い溶接モニタリングが可能なレーザ溶接監視装置とレーザ溶接監視方法に関する。   The present invention relates to a laser welding monitoring device and a laser welding monitoring method capable of performing welding monitoring with high defect detection accuracy.

自動車用バッテリ等として用いられる電極の製造プロセスにおいて、溶接されるワークの溶融状態をリアルタイムでモニタリングし、すべての製品についての溶接欠陥を早期に検出することを目的とする発明が下記特許文献1に記載されている。   In a manufacturing process of an electrode used as an automobile battery or the like, an invention aiming at early detection of welding defects in all products by monitoring a molten state of a work to be welded in real time is disclosed in Patent Document 1 below. Have been described.

この文献の検出装置は、ワークが箔状のアルミニウム合金からなり、溶接部位から散乱される光波のうち反射光を集光する反射光集光部と、赤外光を集光する赤外光集光部と、各集光部で集光された光波から所定波長の反射光と赤外光とを抽出し電気信号に変換して溶接状態判別処理部に送る各センサ部と、上記各信号を溶接部位が固化されるまでの時間監視する溶接状態判別処理部11とからなる。   In the detection device of this document, the work is made of a foil-shaped aluminum alloy, and a reflected light condensing unit that condenses the reflected light of the light waves scattered from the welding site and an infrared light concentrator that condenses the infrared light. The light section, each sensor section that extracts reflected light and infrared light of a predetermined wavelength from the light waves collected by each condensing section, converts them into electric signals and sends them to the welding state determination processing section, and the above signals. The welding state determination processing unit 11 monitors the time until the welded part is solidified.

該溶接状態判別処理部は反射光と赤外光について時間ごとの検出強度を監視する制御・演算手段と、出力手段と、記憶手段とを備え、先ず反射光につき所定の時間2ms経過後の検出強度のピーク値が予め定められた閾値20以上である場合において、赤外光の検出強度のピーク値が予め定められた閾値0.6以上であるときは「顕らかな欠陥」と判別し、上記閾値B未満であるときは「隠れた欠陥」と判別することが開示されている。   The welding state discrimination processing unit includes a control / calculation unit for monitoring the detection intensity of reflected light and infrared light for each time, an output unit, and a storage unit. First, detection of reflected light after a predetermined time of 2 ms has elapsed. In the case where the peak value of the intensity is 20 or more, which is a predetermined threshold value, and when the peak value of the detected intensity of infrared light is 0.6 or more, the predetermined threshold value, it is determined as "a clear defect". It is disclosed that when it is less than the threshold value B, it is determined as "hidden defect".

特開2012−006036号公報JP2012-006036A

レーザ光を用いた金属材料の溶接のその場観察やその場監視において、溶融池からの可視光全体の発光強度をモニタリングする方法では、ノイズが多く含まれてしまい、欠陥発生の有無を正確に把握することは従来困難であった。   In the in-situ observation and in-situ monitoring of welding of metallic materials using laser light, the method of monitoring the emission intensity of the entire visible light from the molten pool contains a lot of noise, and it is possible to accurately determine whether defects have occurred. It has been difficult to grasp in the past.

すなわち、可視光のいずれかの波長においてノイズが生じた場合に、従来のように可視光全体の発光強度を検出している場合には、当該ノイズが検出値内に取り込まれ、欠陥発生を示す信号成分が当該ノイズに埋没して、その抽出を困難にしていた。   That is, when noise is generated at any wavelength of visible light, when the emission intensity of the entire visible light is detected as in the conventional case, the noise is taken into the detected value to indicate the occurrence of a defect. The signal component is buried in the noise, making its extraction difficult.

また、仮に、赤外領域の波長、例えば1300nm付近の波長の溶融池からの発光のみを検出する場合には溶融池の状態を直接観察できるものの、赤外光検出の検出素子は、可視光の検出素子よりもかなり高額なものとなってしまう。一方、可視光を検出する場合には、溶融池から発生したプルーム(金属蒸気等の噴出物)の発光を検出でき、かつ可視光検出素子も比較的安価である。   Further, if only the light emission from the molten pool having a wavelength in the infrared region, for example, a wavelength near 1300 nm is detected, the state of the molten pool can be directly observed, but the detection element for infrared light detection is It is considerably more expensive than the detection element. On the other hand, in the case of detecting visible light, it is possible to detect the emission of a plume (a spout of metal vapor or the like) generated from the molten pool, and the visible light detecting element is relatively inexpensive.

本発明は、上述の問題点に鑑み為されたものであり、より低コストで、レーザ溶接時の欠陥検出精度を高めたより確からしい溶接モニタリングが可能とすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to enable more reliable welding monitoring at a lower cost with improved defect detection accuracy during laser welding.

本発明のレーザ溶接監視装置は、レーザ光にて溶接される溶接材料の溶接部位について、その溶接状態を監視するレーザ溶接監視装置において、溶接材料にレーザ光が照射されて形成された溶融池からの、溶接材料に対応して予め決定された、可視光内の特定の一波長の発光強度を検出し、検出した前記発光強度に基づいて溶接状態を判定することを特徴とする。   The laser welding monitoring apparatus of the present invention is a laser welding monitoring apparatus for monitoring the welding state of a welding site of welding material to be welded by laser light, in which a welding pool is formed by irradiating the welding material with laser light. In the above, the emission intensity of a specific wavelength in visible light, which is determined in advance corresponding to the welding material, is detected, and the welding state is determined based on the detected emission intensity.

本発明のレーザ溶接監視方法は、レーザ光にて溶接される溶接材料の溶接部位について、その溶接状態を監視するレーザ溶接監視方法において、溶接材料にレーザ光が照射されて形成された溶融池からの、溶接材料に対応して予め決定された、可視光内の特定の一波長の発光強度を検出し、検出した前記発光強度に基づいて溶接状態を判定するレーザ溶接監視方法とする。   The laser welding monitoring method of the present invention is a laser welding monitoring method for monitoring the welding state of a welding site of a welding material to be welded by laser light, from a molten pool formed by irradiating the welding material with laser light. In the laser welding monitoring method, the emission intensity of one specific wavelength in visible light, which is predetermined according to the welding material, is detected and the welding state is determined based on the detected emission intensity.

本発明により、より低コストで、レーザ溶接時の欠陥検出精度を高めたより確からしい溶接モニタリングが可能となる。特定波長のみについて、レーザ溶接時の溶融池からの発光強度の経時変化を監視することにより、ノイズが少ない発光強度を検出して、スパッタの飛散や穴あき等の欠陥発生による発光強度変化を高い精度で検出することが可能となる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention enables more reliable welding monitoring at a lower cost with improved defect detection accuracy during laser welding. By monitoring the change over time in the emission intensity from the molten pool during laser welding for only specific wavelengths, the emission intensity with less noise is detected, and the emission intensity change due to defects such as spattering of spatters and holes is high. It is possible to detect with accuracy.

本実施形態のレーザ溶接システムの構成概要を説明する図である。It is a figure explaining the composition outline of the laser welding system of this embodiment. (a)はアルミニウムを溶接材として用いた場合に、可視光全体に亘って溶融池からの発光強度を検出した検出強度の時間変化を説明する図であり、(b)はアルミニウムを溶接材として用いた場合に、可視光の特定の一波長(400nm、但し半値幅25nm)のみについて溶融池からの発光強度を検出した検出強度の時間変化を説明する図である。(A) is a figure explaining the time change of the detection intensity which detected the light emission intensity from a molten pool over the whole visible light when aluminum was used as a welding material, and (b) is using aluminum as a welding material. When used, it is a figure explaining the time change of the detection intensity which detected the emission intensity from a molten pool about only one specific wavelength (400 nm, but half width 25 nm) of visible light. 図4〜図6に示す溶融池からの発光スペクトルを計測するために用いた実験装置の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline of the experimental device used in order to measure the emission spectrum from the molten pool shown in FIGS. アルミニウムを溶接材として用いて図3の構成で模擬レーザ溶接を遂行し、溶接材を約1秒間走査した場合の、正常な溶接箇所と異常な溶接箇所とを説明する図であり、(a)が溶接材の走査箇所(紙面左から右方向に走査)の全体写真を示し、(b)が溶接開始箇所の正常溶接状態のスペクトルを示し、(c)が溶接の走査中程の正常溶接状態のスペクトルを示し、(d)が溶接終了箇所付近の異常溶接状態のスペクトルを示す図である。It is a figure explaining a normal welding spot and an abnormal welding spot when performing a simulated laser welding with the composition of Drawing 3 using aluminum as a welding rod, and scanning a welding rod for about 1 second, (a). Shows the whole photograph of the scanning part of the welding material (scanning from the left side to the right of the paper), (b) shows the spectrum of the normal welding state of the welding start part, (c) shows the normal welding state in the middle of the scanning of welding. FIG. 4D is a diagram showing a spectrum of an abnormal welding state in the vicinity of a welding end portion. アルミニウム溶接材料(A1050)を用いた正常な溶接が遂行されている状態の溶融池からの可視光の発光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the emission spectrum of the visible light from the molten pool in the state where the normal welding using the aluminum welding material (A1050) is performed. 図3の実験装置を用いて、分光器で取得するスペクトル波長を変えて約1秒間アルミニウム溶接材を走査した場合のスペクトル強度を示す図であり、(a)が395nmのスペクトル強度の経時変化を示し、(b)が454nmのスペクトル強度の経時変化を示し、(c)が470nmのスペクトル強度の経時変化を示し、(d)が487nmのスペクトル強度の経時変化を示し、(e)が513nmのスペクトル強度の経時変化を示し、(f)が542nmのスペクトル強度の経時変化を示す。It is a figure which shows the spectrum intensity at the time of scanning the aluminum welding material for about 1 second by changing the spectrum wavelength acquired with a spectroscope using the experimental apparatus of FIG. 3, (a) shows the time-dependent change of the spectrum intensity of 395 nm. (B) shows the change over time of the spectrum intensity of 454 nm, (c) shows the change over time of the spectrum intensity of 470 nm, (d) shows the change over time of the spectrum intensity of 487 nm, (e) shows the change over time of 513 nm. The time-dependent change of spectrum intensity is shown, and (f) shows the time-dependent change of spectrum intensity of 542 nm. (a)は、アルミニウムを溶接材として用いた場合の六つの波長域それぞれについて溶接正常時のピーク強度の平均値に対して穴あき欠陥発生時のピーク強度がどの程度上昇したかを比較して示すグラフであり、(b)は、六つの波長域それぞれについて標準誤差率を比較して示すグラフである。(A) compares how much the peak intensity at the time of occurrence of a perforated defect increased with respect to the average value of the peak intensity at the time of normal welding for each of the six wavelength ranges when aluminum was used as the welding material. It is a graph shown, and (b) is a graph which compares and shows a standard error rate about each of six wavelength regions. Fe(厚さt=0.5mmの2枚重ね)を溶接材料として約1秒間レーザ溶接走査を遂行中に生じた異常に関する溶融池からのスペクトル特性について説明する図である。It is a figure explaining the spectrum characteristic from the molten pool regarding the abnormality which arose during performing a laser welding scan for about 1 second using Fe (two sheets of thickness t = 0.5mm pile) as a welding material. Ti(厚さt=0.5mmの2枚重ね)を溶接材料として約1秒間レーザ溶接走査を遂行中に生じた異常に関する溶融池からのスペクトル特性について説明する図である。It is a figure explaining the spectrum characteristic from the molten pool regarding the abnormality which arose during performing a laser welding scan for about 1 second using Ti (two sheets of thickness t = 0.5mm pile) as a welding material. SUS304(厚さt=0.5mmの2枚重ね)を溶接材料として約1秒間レーザ溶接走査を遂行中に生じた異常に関する溶融池からのスペクトル特性について説明する図である。It is a figure explaining the spectrum characteristic from the molten pool regarding the abnormality which arose during performing a laser welding scan for about 1 second using SUS304 (two sheets of thickness t = 0.5mm pile) as a welding material.

従来、レーザ溶接時の可視光モニタリングでは、可視光波長のほぼ全域をモニターして測定している。可視光は主にレーザ溶接中に発生するプルーム(プラズマや金属蒸気等)を捉え、溶接材料の孔空きなどの溶接不具合の検知に有効である。しかし、可視光は測定波形の振幅の変動が極めて大きいことから、可視光に基づく、正常な溶接時と異常な溶接時との峻別は、従来困難であった。   Conventionally, in visible light monitoring during laser welding, almost the entire visible light wavelength is monitored and measured. Visible light captures plumes (plasma, metal vapor, etc.) generated mainly during laser welding and is effective for detecting welding defects such as holes in the welding material. However, since visible light has an extremely large fluctuation in the amplitude of the measured waveform, it has been conventionally difficult to distinguish between normal welding and abnormal welding based on visible light.

可視光の測定波形の振幅変動の発生要因としては、照明などの外乱光の影響や、取得してモニターする波長帯が広すぎて様々なスペクトルの波形が入り乱れて相殺、相乗等することにより、モニターしている可視光全体の強度として振幅が時間変動していることが考えられる。   As the cause of the amplitude fluctuation of the measured waveform of visible light, the influence of ambient light such as illumination, the wavelength band to be acquired and monitored is too wide, and the waveforms of various spectrums are disturbed to cancel, synergize, etc. It is conceivable that the amplitude of the visible light that is being monitored fluctuates over time.

レーザ溶接時に保護メガネを介して目視観察すれば理解できるが、レーザ溶接時のプルームは材料特有の発光色を示すため、プルームの測定波長は、溶接材料ごとに特定の波長に限定されることが好ましいと思われる。   It can be understood by visually observing through protective glasses during laser welding, but since the plume during laser welding exhibits a light emission color peculiar to the material, the measurement wavelength of the plume may be limited to a specific wavelength for each welding material. Seems to be preferable.

図1は、本実施形態のレーザ溶接システム1000の構成概要を説明する図である。レーザ溶接システム1000は、溶接するためのレーザ光を発生させるレーザ装置1100と、レーザ装置1100で発生させたレーザ光を光ファイバを介して溶接材1400に集光する加工ヘッド1300を備える。   FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the configuration of a laser welding system 1000 of this embodiment. The laser welding system 1000 includes a laser device 1100 that generates a laser beam for welding, and a processing head 1300 that focuses the laser beam generated by the laser device 1100 on a welding material 1400 via an optical fiber.

溶接材1400にレーザ光のエネルギーが集約されることにより生成された溶融池から生じる可視光は、可視光集光センサユニット1500で集光されて、光電変換される。可視光集光センサユニット1500の下端(可視光入射側)には、不図示の干渉フィルターが備えられている。干渉フィルターは、溶接材1400に対応した特定の一波長(実質的にはある程度の波長幅を有する)のみを通過させる。   Visible light generated from the molten pool generated by concentrating the laser light energy in the welding material 1400 is condensed by the visible light condensing sensor unit 1500 and photoelectrically converted. An interference filter (not shown) is provided at the lower end (visible light incident side) of the visible light condensing sensor unit 1500. The interference filter passes only one specific wavelength (substantially having a certain wavelength width) corresponding to the welding material 1400.

可視光集光センサユニット1500から出力された電気信号は、良否判定装置1200に入力されて、溶接の良否が判定される。レーザ溶接時において、仮に溶接不良(典型的には溶接材1400の穴あき)が生じた場合に、溶接材1400の材料に対応した特定の可視光の波長の、溶融池からの、発光が強くなることが見いだされた。   The electric signal output from the visible light condensing sensor unit 1500 is input to the quality determination device 1200 to determine quality of welding. During laser welding, if welding failure (typically, a hole in the welding material 1400) occurs, strong light emission from the molten pool of a specific visible light wavelength corresponding to the material of the welding material 1400 is strong. It was found that

これを利用して、レーザ溶接システム1000は、溶接材1400の材料に対応した特定の波長の可視光の強度のみを常時監視し、その光強度が所定の閾値以上となった場合には溶接不良と判断する。すなわち、良否判定装置1200は、可視光集光センサユニット1500で光電変換された電気信号の値が所定の閾値以上となったことを検出した場合に、溶接不良と判定する。   Utilizing this, the laser welding system 1000 constantly monitors only the intensity of visible light of a specific wavelength corresponding to the material of the welding material 1400, and when the light intensity becomes equal to or higher than a predetermined threshold, welding failure occurs. To judge. That is, the quality determination device 1200 determines that the welding is defective when it detects that the value of the electric signal photoelectrically converted by the visible light condensing sensor unit 1500 becomes equal to or larger than a predetermined threshold value.

図2(a)はアルミニウムを溶接材1400として用いた場合に、可視光全体に亘って溶融池からの発光強度を検出した検出強度の時間変化を説明する図であり、図2(b)はアルミニウムを溶接材1400として用いた場合に、可視光の特定の一波長(400nm、但し半値幅25nm)のみについて溶融池からの発光強度を検出した検出強度の時間変化を説明する図である。   FIG. 2A is a diagram for explaining a change over time in the detected intensity when the emission intensity from the molten pool is detected over the entire visible light when aluminum is used as the welding material 1400, and FIG. It is a figure explaining the time change of the detection intensity which detected the luminescence intensity from a molten pool about only one specific wavelength (400 nm, but half-width 25 nm) of visible light when using aluminum as welding material 1400.

図2(a)から理解できるように、可視光全体(400nm〜700nm)の発光強度を検出した場合には、レーザ溶接の進捗の時間経過に対する検出値の振幅が大きくなる。従って、この場合には、溶接不良を示す溶融池からの特定波長の発光が、雑音に埋没してしまい、不良を検知できないものとなる。   As can be understood from FIG. 2A, when the emission intensity of the entire visible light (400 nm to 700 nm) is detected, the amplitude of the detected value with respect to the progress of laser welding over time increases. Therefore, in this case, the light emission of the specific wavelength from the molten pool showing the welding failure is buried in the noise, and the failure cannot be detected.

一方、図2(b)から理解できるように、半値幅25nmの400nm透過干渉フィルターを用いて特定の波長のみを検出した場合には、レーザ溶接の進捗の時間経過に対する検出値の振幅があまり大きくない。このため、時間0.03(s)付近のひときわ大きな検出値を明確に峻別可能となる。図2(a)と図2(b)共に、横軸の時間約0.03(s)において、溶接の不良が発生しているのであるが、図2(b)においては溶接不良に起因する検出値の上下振れを検知可能である。   On the other hand, as can be understood from FIG. 2B, when only a specific wavelength is detected by using the 400 nm transmission interference filter having the half width of 25 nm, the amplitude of the detected value with respect to the progress of laser welding is too large. Absent. For this reason, it becomes possible to clearly distinguish a significantly large detection value around time 0.03 (s). 2 (a) and 2 (b), a welding defect occurs at a time of about 0.03 (s) on the horizontal axis, but in FIG. 2 (b), the welding defect is caused. It is possible to detect the vertical deviation of the detected value.

特定波長において溶接不良発生時に、発光強度の上下振れが検出される原因は定かではないが、溶接不良時には、溶融池の煮沸や飛散等が生じており、これに伴う溶融池表面の変動等が関係していると推測される。   It is not clear why the up-and-down fluctuation of the emission intensity is detected when a welding failure occurs at a specific wavelength, but when the welding failure occurs, the molten pool boils or scatters, which causes fluctuations in the molten pool surface. Inferred to be related.

図3は、図4〜図6に示す溶融池からの発光スペクトルを計測するために用いた実験装置の概要を説明する図である。図3において、照射レーザの出力は800Wとし、走査速度は20mm/秒として、2枚のアルミニウム板(t=0.5mm)を重ねた溶接材料をレーザ照射の下で約1秒間走査した。   FIG. 3 is a diagram for explaining the outline of the experimental apparatus used for measuring the emission spectrum from the molten pool shown in FIGS. 4 to 6. In FIG. 3, the irradiation laser output was 800 W, the scanning speed was 20 mm / sec, and the welding material on which two aluminum plates (t = 0.5 mm) were stacked was scanned for about 1 second under laser irradiation.

そして、溶接材料に形成された溶融池からの発光スペクトルを45°の角度から分光器ヘッド及び分光器を介して計測した。図3に示す計測系によるスペクトル計測結果を図4〜図6を用いて下記に説明する。   Then, the emission spectrum from the molten pool formed in the welding material was measured from the angle of 45 ° through the spectroscope head and the spectroscope. The spectrum measurement result by the measurement system shown in FIG. 3 will be described below with reference to FIGS.

図4は、アルミニウムを溶接材として用いて図3の構成で模擬レーザ溶接を遂行し、溶接材を約1秒間走査した場合の、正常な溶接箇所と異常な溶接箇所とを説明する図である。図4(a)が溶接材の走査箇所(紙面左から右方向に走査)の全体写真を示し、図4(b)が溶接開始箇所の正常溶接状態のスペクトルを示し、図4(c)が溶接の走査中程の正常溶接状態のスペクトルを示し、図4(d)が溶接終了箇所付近の異常溶接状態のスペクトルを示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating normal welding points and abnormal welding points when simulated laser welding is performed with aluminum as a welding material with the configuration of FIG. 3 and the welding material is scanned for about 1 second. . FIG. 4 (a) shows an overall photograph of the scanning location of the welding material (scanning from the left side to the right side of the paper), FIG. 4 (b) shows the spectrum of the normal welding state at the welding start location, and FIG. 4 (c). FIG. 4D is a diagram showing a spectrum in a normal welding state in the middle of the scanning of welding, and FIG. 4D is a diagram showing a spectrum in an abnormal welding state in the vicinity of the welding end portion.

図4から理解できるように、図4(d)において穴あきの溶接異常が発生しているが、図4(b)、図4(c)の正常時と比較して、穴あきの溶接異常時には、特に350nm〜500nmにかけて顕著なスペクトル強度の増大が検出されている。このため、この現象を利用して、レーザ溶接システム1000は、アルミニウムを溶接材1400として用いる場合に、例えば400nmの特定波長で溶融池をモニターし、検出強度が閾値以上に増大した場合に、溶接不良と判定する。   As can be understood from FIG. 4, the abnormal welding with holes occurs in FIG. 4 (d), but in the abnormal welding with holes, as compared with the normal state in FIGS. 4 (b) and 4 (c), Particularly, a remarkable increase in the spectral intensity is detected from 350 nm to 500 nm. Therefore, by utilizing this phenomenon, the laser welding system 1000 monitors the molten pool at a specific wavelength of 400 nm, for example, when aluminum is used as the welding material 1400, and welds when the detected intensity increases above a threshold value. Judge as defective.

また、図5は、アルミニウム溶接材料(A1050)を用いた正常な溶接が遂行されている状態の溶融池からの可視光の発光スペクトルを示す図である。図5に示すように、395nmと454nmと470nmと487nmと513nmと542nmとの六つの波長それぞれに、スペクトル強度が増大するピークが見受けられる。   Further, FIG. 5 is a diagram showing an emission spectrum of visible light from the molten pool in a state where normal welding using the aluminum welding material (A1050) is performed. As shown in FIG. 5, peaks at which the spectral intensity increases are found at six wavelengths of 395 nm, 454 nm, 470 nm, 487 nm, 513 nm, and 542 nm, respectively.

そして、アルミニウムを溶接材料とした場合の、六つのピークの中でどのピーク波長を用いると、穴あき等の溶接不良発生の検知が最も確実かつ安定的に行えるかを調べた結果を説明しているのが図6である。   Then, explain the results of investigating which peak wavelength among the six peaks is used when aluminum is used as the welding material, and the occurrence of welding defects such as perforation can be detected most reliably and stably. It is shown in FIG.

図6は、図3の実験装置を用いて、分光器で取得するスペクトル波長を変えて約1秒間アルミニウム溶接材を走査した場合のスペクトル強度を示す図である。図6(a)が395nmのスペクトル強度の経時変化を示し、図6(b)が454nmのスペクトル強度の経時変化を示し、図6(c)が470nmのスペクトル強度の経時変化を示す。また、図6(d)が487nmのスペクトル強度の経時変化を示し、図6(e)が513nmのスペクトル強度の経時変化を示し、図6(f)が542nmのスペクトル強度の経時変化を示す。   FIG. 6 is a diagram showing the spectrum intensity when the aluminum welding material is scanned for about 1 second while changing the spectrum wavelength acquired by the spectroscope, using the experimental apparatus of FIG. FIG. 6A shows the temporal change of the spectrum intensity of 395 nm, FIG. 6B shows the temporal change of the spectrum intensity of 454 nm, and FIG. 6C shows the temporal change of the spectrum intensity of 470 nm. Further, FIG. 6D shows a temporal change of the spectrum intensity of 487 nm, FIG. 6E shows a temporal change of the spectrum intensity of 513 nm, and FIG. 6F shows a temporal change of the spectrum intensity of 542 nm.

図6に説明するように、六つの波長域いずれにおいても穴あきの溶接不良発生時(約0.7秒付近)にはスペクトル強度が増大するが、増大率には波長によって有意な差異が見出される。上述の観点から、より明確に穴あき等溶接不良を峻別するための最適波長としては、アルミニウム溶接材の場合、スペクトル増大が最も顕著に表れた395nm付近を用いることが好ましい。   As shown in FIG. 6, the spectral intensity increases when a defective weld with a hole occurs (around 0.7 seconds) in any of the six wavelength ranges, but a significant difference is found in the rate of increase depending on the wavelength. . From the above viewpoint, in the case of aluminum welding materials, it is preferable to use around 395 nm, where the spectrum increase is most noticeable, as the optimum wavelength for more clearly distinguishing welding defects such as holes.

図7(a)は、アルミニウムを溶接材として用いた場合の六つの波長域それぞれについて溶接正常時のピーク強度の平均値に対して穴あき欠陥発生時のピーク強度がどの程度上昇したかを比較して示すグラフである。また、図7(b)は、六つの波長域それぞれについて標準誤差率を比較して示すグラフである。図7(a)及び図7(b)に示す結果からも、アルミニウムを溶接材として用いた場合は、395nm付近の波長域を用いた発光強度を検出することにより、最も適切に溶接不良を検知できることが理解できる。   FIG. 7 (a) compares how much the peak intensity at the time of occurrence of a perforated defect increased with respect to the average value of the peak intensity at the time of normal welding for each of the six wavelength bands when aluminum was used as the welding material. Is a graph shown. Further, FIG. 7B is a graph showing the standard error rates for each of the six wavelength bands in comparison. Also from the results shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), when aluminum is used as the welding material, the most suitable welding defect can be detected by detecting the emission intensity using the wavelength region near 395 nm. I understand what I can do.

なお、図7(b)は、正常溶接時のスペクトル強度のみを抽出して標準誤差率を算出した結果を示すものであって、算出した六つの波長域の中では、395nm域が最も安定したスペクトル強度が得られていることが理解できる。このため、当該波長域においては、正常溶接時における発光ピーク強度のばらつきが比較的小さい一方で、不良発生時には約110倍程度までピーク強度が比較的顕著に増大することから、信頼性の高いモニタリングが可能となる。   Note that FIG. 7B shows the result of calculating the standard error rate by extracting only the spectral intensity at the time of normal welding, and the 395 nm region is the most stable among the calculated six wavelength regions. It can be seen that the spectral intensity is obtained. For this reason, in the wavelength range, the variation in the emission peak intensity during normal welding is relatively small, while the peak intensity increases approximately 110 times when a defect occurs, so that the monitoring is highly reliable. Is possible.

図8は、Fe(厚さt=0.5mmの2枚重ね)を溶接材料として1秒間レーザ溶接走査を遂行中に生じた異常に関する溶融池からのスペクトル特性について説明する図である。図8においては、走査開始後0.11秒と0.77秒とは正常なレーザ溶接が遂行されているが、走査開始後0.605秒において溶接異常(穴あき)が生じている。   FIG. 8 is a diagram for explaining the spectral characteristics from the molten pool regarding anomalies that occurred during the execution of laser welding scanning for 1 second using Fe (two sheets having a thickness t = 0.5 mm as a welding material). In FIG. 8, normal laser welding is performed at 0.11 seconds and 0.77 seconds after the start of scanning, but a welding abnormality (perforation) occurs at 0.605 seconds after the start of scanning.

この3箇所(3時点)の溶融池からの発光スペクトル強度を比較すると、穴あき発生時には大凡全波長域に亘ってスペクトル発光強度が増大している。その中でも特に、590nm付近(図8では典型例として589.92nmを示している)において、正常時の発光スペクトル強度と異常時の発光スペクトル強度との比率(S/N比)が4.12と他の波長のS/N比に比べて顕著に大きい。   Comparing the emission spectrum intensities from the molten pools at these three points (at three points in time), the spectral emission intensities increase over almost the entire wavelength range when a hole is formed. Among them, especially, in the vicinity of 590 nm (589.92 nm is shown as a typical example in FIG. 8), the ratio (S / N ratio) of the emission spectrum intensity in the normal state to the emission spectrum intensity in the abnormal state is 4.12. It is remarkably larger than the S / N ratio of other wavelengths.

従って、Fe(鉄)を溶接材料とする場合には、590nm付近(565nmから615nmの間)の波長をモニター波長として監視し、レーザ溶接中に、当該波長の溶融池からの発光強度が3.5倍以上に増大した時に、異常発生と判定することが好ましい。これにより、レーザ溶接材料としてFeを用いた場合に、より安定してより確実なレーザ溶接良否判定(すなわち、溶接不良の検知)が遂行可能となる。   Therefore, when Fe (iron) is used as the welding material, a wavelength around 590 nm (between 565 nm and 615 nm) is monitored as a monitor wavelength, and during laser welding, the emission intensity from the molten pool at that wavelength is 3. It is preferable to determine that an abnormality has occurred when the number of times is increased five times or more. Thereby, when Fe is used as the laser welding material, more stable and more reliable laser welding quality determination (that is, detection of welding failure) can be performed.

また、図9は、Ti(厚さt=0.5mmの2枚重ね)を溶接材料として1秒間レーザ溶接走査を遂行中に生じた異常に関する溶融池からのスペクトル特性について説明する図である。図9においては、走査開始後0.11秒と0.935秒とは正常なレーザ溶接が遂行されているが、走査開始後0.66秒において溶接異常(穴あき)が生じている。   Further, FIG. 9 is a diagram for explaining the spectral characteristics from the molten pool regarding an abnormality that occurred during performing a laser welding scan for 1 second using Ti (two sheets having a thickness t = 0.5 mm) as a welding material. In FIG. 9, normal laser welding is performed at 0.11 seconds and 0.935 seconds after the start of scanning, but welding abnormalities (holes) occur at 0.66 seconds after the start of scanning.

この3箇所(3時点)の溶融池からの発光スペクトル強度を比較すると、穴あき発生時には大凡全波長域に亘ってスペクトル発光強度が増大している。その中でも特に、770nm付近(図9では典型例として771.19nmを示している)において、正常時の発光スペクトル強度と異常時の発光スペクトル強度との比率(S/N比)が3.5と他の波長のS/N比に比べて顕著に大きい。   Comparing the emission spectrum intensities from the molten pools at these three points (at three points in time), the spectral emission intensities increase over almost the entire wavelength range when a hole is formed. Among them, in particular, in the vicinity of 770 nm (771.19 nm is shown as a typical example in FIG. 9), the ratio (S / N ratio) between the emission spectrum intensity in the normal state and the emission spectrum intensity in the abnormal state is 3.5. It is remarkably larger than the S / N ratio of other wavelengths.

従って、Tiを溶接材料とする場合には、770nm付近(745nmから795nmの間)の波長をモニター波長として監視し、レーザ溶接中に、当該波長の溶融池からの発光強度が2.5倍以上に増大した時に、異常発生と判定することが好ましい。これにより、レーザ溶接材料としてTiを用いた場合に、より安定してより確実なレーザ溶接良否判定(すなわち、溶接不良の検知)が遂行可能となる。   Therefore, when Ti is used as the welding material, the wavelength around 770 nm (between 745 nm and 795 nm) is monitored as the monitor wavelength, and during laser welding, the emission intensity from the molten pool at that wavelength is 2.5 times or more. It is preferable to determine that an abnormality has occurred when the number has increased. Accordingly, when Ti is used as the laser welding material, more stable and more reliable laser welding quality determination (that is, detection of welding failure) can be performed.

また、図10は、SUS304(厚さt=0.5mmの2枚重ね)を溶接材料として1秒間レーザ溶接走査を遂行中に生じた異常に関する溶融池からのスペクトル特性について説明する図である。図10においては、走査開始後0.11秒と0.99秒とは正常なレーザ溶接が遂行されているが、走査開始後0.55秒において溶接異常(穴あき)が生じている。   Further, FIG. 10 is a diagram for explaining the spectral characteristics from the molten pool regarding an abnormality that occurred during the execution of the laser welding scan for 1 second using SUS304 (two sheets having a thickness t = 0.5 mm) as a welding material. In FIG. 10, normal laser welding is performed at 0.11 seconds and 0.99 seconds after the start of scanning, but welding abnormalities (holes) occur at 0.55 seconds after the start of scanning.

この3箇所(3時点)の溶融池からの発光スペクトル強度を比較すると、穴あき発生時には大凡全波長域に亘ってスペクトル発光強度が増大している。その中でも特に、770nm付近(図10では典型例として769.94nmを示している)において、正常時の発光スペクトル強度と異常時の発光スペクトル強度との比率(S/N比)が2.09と他の波長のS/N比に比べて顕著に大きい。   Comparing the emission spectrum intensities from the molten pools at these three points (at three points in time), the spectral emission intensities increase over almost the entire wavelength range when a hole is formed. Among them, particularly, in the vicinity of 770 nm (in FIG. 10, 769.94 nm is shown as a typical example), the ratio (S / N ratio) between the emission spectrum intensity in the normal state and the emission spectrum intensity in the abnormal state is 2.09. It is remarkably larger than the S / N ratio of other wavelengths.

従って、SUS304を溶接材料とする場合には、770nm付近(745nmから795nmの間)の波長をモニター波長として監視し、レーザ溶接中に、当該波長の溶融池からの発光強度が2倍以上に増大した時に、異常発生と判定することが好ましい。これにより、レーザ溶接材料としてSUS304用いた場合に、より安定してより確実なレーザ溶接良否判定(すなわち、溶接不良の検知)が遂行可能となる。   Therefore, when SUS304 is used as the welding material, the wavelength around 770 nm (between 745 nm and 795 nm) is monitored as the monitor wavelength, and during laser welding, the emission intensity from the molten pool at that wavelength is more than doubled. When it does, it is preferable to determine that an abnormality has occurred. Accordingly, when SUS304 is used as the laser welding material, more stable and more reliable laser welding quality determination (that is, detection of welding failure) can be performed.

本発明のレーザ溶接監視装置は、レーザ光にて溶接される溶接材料の溶接部位について、その溶接状態を監視するレーザ溶接監視装置であって、溶接材料にレーザ光が照射されて形成された溶融池からの、溶接材料に対応して予め決定された、可視光内の特定の一波長の発光強度を検出し、検出した発光強度に基づいて溶接状態を判定することを特徴とする。   The laser welding monitoring apparatus of the present invention is a laser welding monitoring apparatus for monitoring the welding state of a welding site of a welding material to be welded by laser light, in which the welding material is melted by irradiation with laser light. The present invention is characterized by detecting the emission intensity of one specific wavelength in visible light, which is predetermined from the pond corresponding to the welding material, and determines the welding state based on the detected emission intensity.

従って、溶接材料の特性に応じた可視光領域の特定の波長をモニターすることで、より安定して確実かつ容易な溶接不良のその場検知が可能となる。また、レーザ溶接進行中に迅速な溶接不良の検知が可能となるので、レーザ溶接の一時停止やレーザ出力のフィードバック制御等の検知後の処理が迅速かつより適切に遂行可能な、レーザ溶接監視装置を実現できる。   Therefore, by monitoring a specific wavelength in the visible light region according to the characteristics of the welding material, more stable, reliable and easy in-situ detection of welding defects becomes possible. In addition, since it is possible to detect welding defects quickly while laser welding is in progress, a laser welding monitoring device that can perform post-detection processing such as temporary stop of laser welding and feedback control of laser output quickly and more appropriately. Can be realized.

また、本発明のレーザ溶接監視装置は、好ましくは特定の一波長が、溶接材料の溶融池からの複数の発光スペクトルのピーク波長の中の一つであることを特徴とする。   Further, the laser welding monitoring apparatus of the present invention is preferably characterized in that the specific one wavelength is one of the peak wavelengths of a plurality of emission spectra from the weld pool of the welding material.

レーザ溶接に用いる溶接材料に対応して、当該溶接材料により形成された溶融池からの発光スペクトルのピーク波長は、当該溶接材料に固有の特徴を反映する波長である。そして、当該ピーク波長は、溶接材の穴あき等の溶接不良発生時における溶接不良に関する情報をも含む波長であると考えられる。この波長をモニター波長として用いることにより、より正確な溶接進行のその場監視が遂行できるレーザ溶接監視装置を実現できる。   Corresponding to the welding material used for laser welding, the peak wavelength of the emission spectrum from the molten pool formed by the welding material is a wavelength that reflects the unique characteristics of the welding material. The peak wavelength is considered to be a wavelength that also includes information on welding defects when welding defects such as holes in the welding material occur. By using this wavelength as the monitor wavelength, it is possible to realize a laser welding monitoring apparatus capable of performing more accurate in-situ monitoring of welding progress.

また、本発明のレーザ溶接監視装置はさらに好ましくは、溶接材料が、アルミニウムまたは鉄またはチタンまたは銅または鋼材であることを特徴とする。   Further, the laser welding monitoring apparatus of the present invention is further preferably characterized in that the welding material is aluminum or iron or titanium or copper or steel.

上述の実施形態では、レーザ溶接材料としてアルミニウム、Ti、Fe、SUS304の場合(各t=0.5mmの二枚重ね)を典型例として説明しているが、これに限定されるものではないことは当業者に明らかである。   In the above-described embodiment, the case where aluminum, Ti, Fe, and SUS304 are used as the laser welding material (two sheets each having t = 0.5 mm) is described as a typical example, but the present invention is not limited to this. Obvious to the trader.

レーザ溶接材料として用いられる可能性がある銅や各種鋼材等に本発明の技術思想を適用可能であることは当業者に容易に理解される。銅や各種鋼材等においても、レーザ溶接時に生じる溶融池からは、当該材料に対応した材料特有の発光スペクトルが観察される。従って、その発光スペクトルのピーク波長のいずれかの波長領域を用いることにより、安定して確実な溶接良否判定ができるレーザ溶接監視装置となる。   It is easily understood by those skilled in the art that the technical idea of the present invention can be applied to copper, various steel materials and the like that may be used as a laser welding material. Even for copper and various steel materials, the emission pool peculiar to the material is observed from the molten pool generated during laser welding. Therefore, by using any one of the wavelength regions of the peak wavelength of the emission spectrum, the laser welding monitoring device can perform stable and reliable welding quality determination.

本発明のレーザ溶接監視装置は、溶接材料がアルミニウムの場合には、特定の一波長は375nm〜425nmであることを特徴とする。   The laser welding monitoring apparatus of the present invention is characterized in that when the welding material is aluminum, one specific wavelength is 375 nm to 425 nm.

アルミニウムを溶接材料とする場合には、390nmを典型例とするピーク波長において、正常溶接時と異常溶接時との発光強度の比が最も大きくなる。このため、当該波長領域を用いて、レーザ溶接進行時にその場監視することにより、レーザ溶接の良否判定が安定して行えるレーザ溶接監視装置とできる。390nmのピーク波長については、半値幅等も考慮すれば、実質的には365nm乃至415nm程度の波長領域の発光強度を検出すればよいと思われる。この場合に、レーザ溶接監視装置は、365nm乃至415nmの波長領域全体を特定の一波長としてモニターしてもよいし、365nm乃至415nmの範囲のいずれか単波長を特定の一波長としてモニターしてもよい。   When aluminum is used as the welding material, the ratio of the emission intensity between normal welding and abnormal welding is the largest at the peak wavelength of 390 nm as a typical example. Therefore, by performing in-situ monitoring when the laser welding is in progress using the wavelength region, it is possible to provide a laser welding monitoring apparatus that can stably determine the quality of the laser welding. With respect to the peak wavelength of 390 nm, it is considered that the emission intensity in the wavelength region of about 365 nm to 415 nm should be substantially detected in consideration of the half width and the like. In this case, the laser welding monitoring apparatus may monitor the entire wavelength range of 365 nm to 415 nm as a specific wavelength, or may monitor any single wavelength in the range of 365 nm to 415 nm as a specific wavelength. Good.

また、本発明のレーザ溶接監視装置は、さらに好ましくは溶接材料が鉄の場合には、特定の一波長は565nm乃至615nmであり、溶接材料がSUSの場合には、特定の一波長は745nm乃至795nmであり、溶接材料がチタンの場合には、特定の一波長は745nm乃至795nmであることを特徴とする。   Further, in the laser welding monitoring apparatus of the present invention, more preferably, the specific wavelength is 565 nm to 615 nm when the welding material is iron, and the specific wavelength is 745 nm to 745 nm when the welding material is SUS. When the welding material is titanium, the specific wavelength is 745 nm to 795 nm.

鉄、SUS304、チタンをそれぞれ溶接材料とする場合には、それぞれ590nm、770nm、770nmを典型例とするピーク波長において、正常溶接時と異常溶接時との発光強度の比が最も大きくなる。   When iron, SUS304, and titanium are used as the welding materials, the emission intensity ratio between normal welding and abnormal welding is maximized at the peak wavelengths of 590 nm, 770 nm, and 770 nm, respectively.

このため、当該波長領域を用いて、レーザ溶接進行時にその場監視することにより、レーザ溶接の良否判定が安定して行えるレーザ溶接監視装置とできる。それぞれ590nm、770nm、770nmのピーク波長については、半値幅等も考慮すれば、実質的にはそれぞれ565nm乃至615nm、745nm乃至795nm、745nm乃至795nm程度の波長領域の発光強度を検出すればよいと思われる。   Therefore, by performing in-situ monitoring when the laser welding is in progress using the wavelength region, it is possible to provide a laser welding monitoring apparatus that can stably determine the quality of the laser welding. Regarding the peak wavelengths of 590 nm, 770 nm, and 770 nm, it is considered that the emission intensities in the wavelength regions of about 565 nm to 615 nm, 745 nm to 795 nm, and 745 nm to 795 nm may be substantially detected, considering the half width and the like. Be done.

この場合に、レーザ溶接監視装置は、それぞれ565nm乃至615nm、745nm乃至795nm、745nm乃至795nmの波長領域全体をそれぞれ特定の一波長としてモニターしてもよいし、565nm乃至615nm、745nm乃至795nm、745nm乃至795nmの範囲のいずれか単波長をそれぞれ特定の一波長としてモニターしてもよい。   In this case, the laser welding monitoring device may monitor the entire wavelength region of 565 nm to 615 nm, 745 nm to 795 nm, 745 nm to 795 nm as a specific wavelength, or 565 nm to 615 nm, 745 nm to 795 nm, 745 nm to 745 nm. Any single wavelength in the range of 795 nm may be monitored as a specific wavelength.

また、本発明のレーザ溶接監視装置は、レーザ光が1070nm〜1100nmのファイバレーザであることを特徴とする。   Further, the laser welding monitoring apparatus of the present invention is characterized in that it is a fiber laser whose laser light is 1070 nm to 1100 nm.

これにより、レーザ溶接装置として汎用されているレーザ光波長である1070nm〜1100nmのファイバレーザを用いたレーザ溶接を監視し、溶接不良を適切に検知できるものとなる。   As a result, laser welding using a fiber laser having a laser light wavelength of 1070 nm to 1100 nm, which is widely used as a laser welding device, can be monitored and welding defects can be appropriately detected.

また、レーザ光にて溶接される溶接材料の溶接部位について、その溶接状態を監視する本発明のレーザ溶接監視方法は、溶接材料にレーザ光が照射されて形成された溶融池からの、溶接材料に対応して予め決定された、可視光内の特定の一波長の発光強度を検出し、検出した発光強度に基づいて溶接状態を判定することを特徴とする。   Further, regarding the welding site of the welding material to be welded by laser light, the laser welding monitoring method of the present invention for monitoring the welding state is a welding material from a molten pool formed by irradiating the welding material with laser light. It is characterized by detecting the emission intensity of one specific wavelength in visible light, which is previously determined in accordance with, and determining the welding state based on the detected emission intensity.

従って、溶接材料の特性に応じた可視光領域の特定の波長をモニターすることで、より安定して確実かつ容易な溶接不良のその場検知が可能となる。また、レーザ溶接進行中に迅速な溶接不良の検知が可能となるので、レーザ溶接の一時停止やレーザ出力のフィードバック制御等の検知後の処理が迅速かつより適切に遂行可能な、レーザ溶接監視方法を実現できる。   Therefore, by monitoring a specific wavelength in the visible light region according to the characteristics of the welding material, more stable, reliable and easy in-situ detection of welding defects becomes possible. In addition, because it is possible to detect welding defects promptly while laser welding is in progress, a laser welding monitoring method that can perform post-detection processing such as temporary stop of laser welding and feedback control of laser output quickly and more appropriately. Can be realized.

また、本発明のレーザ溶接監視方法は、好ましくは特定の一波長が、溶接材料の溶融池からの複数の発光スペクトルのピーク波長の中の一つであることを特徴とする。   Further, the laser welding monitoring method of the present invention is preferably characterized in that the specific one wavelength is one of the peak wavelengths of a plurality of emission spectra from the weld pool of the welding material.

レーザ溶接に用いる溶接材料に対応して、当該溶接材料により形成された溶融池からの発光スペクトルのピーク波長は、当該溶接材料に固有の特徴を反映する波長である。そして、当該ピーク波長は、溶接材の穴あき等の溶接不良発生時における溶接不良に関する情報をも含む波長であると考えられる。この波長をモニター波長として用いることにより、より正確な溶接進行のその場監視が遂行できるレーザ溶接監視方法を実現できる。   Corresponding to the welding material used for laser welding, the peak wavelength of the emission spectrum from the molten pool formed by the welding material is a wavelength that reflects the unique characteristics of the welding material. The peak wavelength is considered to be a wavelength that also includes information on welding defects when welding defects such as holes in the welding material occur. By using this wavelength as the monitor wavelength, it is possible to realize a laser welding monitoring method capable of performing more accurate in-situ monitoring of welding progress.

また、本発明のレーザ溶接監視方法は、溶接材料が、アルミニウムまたは鉄またはチタンまたは銅または鋼材であることを特徴とする。   Further, the laser welding monitoring method of the present invention is characterized in that the welding material is aluminum, iron, titanium, copper, or steel.

上述の実施形態では、レーザ溶接材料としてアルミニウム、Ti、Fe、SUS304の場合(各t=0.5mmの二枚重ね)を典型例として説明しているが、これに限定されるものではないことは当業者に明らかである。   In the above-described embodiment, the case where aluminum, Ti, Fe, and SUS304 are used as the laser welding material (two sheets each having t = 0.5 mm) is described as a typical example, but the present invention is not limited to this. Obvious to the trader.

レーザ溶接材料として用いられる可能性がある銅や各種鋼材等に本発明の技術思想を適用可能であることは当業者に容易に理解される。銅や各種鋼材等においても、レーザ溶接時に生じる溶融池からは、当該材料に対応した材料特有の発光スペクトルが観察される。従って、その発光スペクトルのピーク波長のいずれかの波長領域を用いることにより、安定して確実な溶接良否判定ができるレーザ溶接監視方法となる。   It is easily understood by those skilled in the art that the technical idea of the present invention can be applied to copper, various steel materials and the like that may be used as a laser welding material. Even for copper and various steel materials, the emission pool peculiar to the material is observed from the molten pool generated during laser welding. Therefore, by using any one of the wavelength regions of the peak wavelength of the emission spectrum, the laser welding monitoring method can perform stable and reliable welding quality determination.

また、本発明のレーザ溶接監視方法は、溶接材料がアルミニウムの場合には、特定の一波長は375nm〜425nmであることを特徴とする。   Further, the laser welding monitoring method of the present invention is characterized in that the specific wavelength is 375 nm to 425 nm when the welding material is aluminum.

アルミニウムを溶接材料とする場合には、390nmを典型例とするピーク波長において、正常溶接時と異常溶接時との発光強度の比が最も大きくなる。このため、当該波長領域を用いて、レーザ溶接進行時にその場監視することにより、レーザ溶接の良否判定が安定して行えるレーザ溶接監視方法とできる。390nmのピーク波長については、半値幅等も考慮すれば、実質的には365nm乃至415nm程度の波長領域の発光強度を検出すればよいと思われる。この場合に、本レーザ溶接監視方法は、365nm乃至415nmの波長領域全体を特定の一波長としてモニターしてもよいし、365nm乃至415nmの範囲のいずれか単波長を特定の一波長としてモニターしてもよい。   When aluminum is used as the welding material, the ratio of the emission intensity between normal welding and abnormal welding is the largest at the peak wavelength of 390 nm as a typical example. Therefore, by performing in-situ monitoring while the laser welding is in progress using the wavelength region, it is possible to provide a laser welding monitoring method capable of stably determining the quality of the laser welding. With respect to the peak wavelength of 390 nm, it is considered that the emission intensity in the wavelength region of about 365 nm to 415 nm should be substantially detected in consideration of the half width and the like. In this case, the present laser welding monitoring method may monitor the entire wavelength region of 365 nm to 415 nm as a specific wavelength, or may monitor any single wavelength in the range of 365 nm to 415 nm as a specific wavelength. Good.

また、本発明のレーザ溶接監視方法は、 溶接材料が鉄の場合には、特定の一波長は565nm〜615nmであり、溶接材料がSUSの場合には、特定の一波長は745nm〜795nmであり、溶接材料がチタンの場合には、特定の一波長は745nm〜795nmであることを特徴とする。   Further, in the laser welding monitoring method of the present invention, when the welding material is iron, the specific wavelength is 565 nm to 615 nm, and when the welding material is SUS, the specific wavelength is 745 nm to 795 nm. When the welding material is titanium, one specific wavelength is 745 nm to 795 nm.

鉄、SUS304、チタンをそれぞれ溶接材料とする場合には、それぞれ590nm、770nm、770nmを典型例とするピーク波長において、正常溶接時と異常溶接時との発光強度の比が最も大きくなる。このため、当該波長領域を用いて、レーザ溶接進行時にその場監視することにより、レーザ溶接の良否判定が安定して行えるレーザ溶接監視方法とできる。   When iron, SUS304, and titanium are used as the welding materials, the emission intensity ratio between normal welding and abnormal welding is maximized at the peak wavelengths of 590 nm, 770 nm, and 770 nm, respectively. Therefore, by performing in-situ monitoring while the laser welding is in progress using the wavelength region, it is possible to provide a laser welding monitoring method capable of stably determining the quality of the laser welding.

それぞれ590nm、770nm、770nmのピーク波長については、半値幅等も考慮すれば、実質的にはそれぞれ565nm乃至615nm、745nm乃至795nm、745nm乃至795nm程度の波長領域の発光強度を検出すればよいと思われる。   Regarding the peak wavelengths of 590 nm, 770 nm, and 770 nm, it is considered that the emission intensities in the wavelength regions of about 565 nm to 615 nm, 745 nm to 795 nm, and 745 nm to 795 nm may be substantially detected, considering the half width and the like. Be done.

この場合に、レーザ溶接監視装置は、それぞれ565nm乃至615nm、745nm乃至795nm、745nm乃至795nmの波長領域全体をそれぞれ特定の一波長としてモニターしてもよいし、565nm乃至615nm、745nm乃至795nm、745nm乃至795nmの範囲のいずれか単波長をそれぞれ特定の一波長としてモニターしてもよい。   In this case, the laser welding monitoring device may monitor the entire wavelength region of 565 nm to 615 nm, 745 nm to 795 nm, 745 nm to 795 nm as a specific wavelength, or 565 nm to 615 nm, 745 nm to 795 nm, 745 nm to 745 nm. Any single wavelength in the range of 795 nm may be monitored as a specific wavelength.

また、本発明のレーザ溶接監視方法は、さらに好ましくはレーザ光が1070nm〜1100nmのファイバレーザであることを特徴とする。   Further, the laser welding monitoring method of the present invention is more preferably characterized by using a fiber laser having a laser beam of 1070 nm to 1100 nm.

これにより、レーザ溶接装置として汎用されているレーザ光波長である1070nm〜1100nmのファイバレーザを用いたレーザ溶接を監視し、溶接不良を適切に検知できるものとなる。   As a result, laser welding using a fiber laser having a laser light wavelength of 1070 nm to 1100 nm, which is widely used as a laser welding device, can be monitored and welding defects can be appropriately detected.

本発明のレーザ溶接装置及びレーザ溶接監視方法は、上述した本実施形態の説明における構成や方法に限定されるものではなく、本発明の範囲内かつ当業者に自明な範囲で適宜自由に変更し、修正し、アレンジすることが可能である。また、従来公知の装置構成や方法と適宜組み合わせて、また適宜順序を入れ替えて使用することが可能である。   The laser welding apparatus and the laser welding monitoring method of the present invention are not limited to the configurations and methods described in the above description of the present embodiment, and may be freely changed within the scope of the present invention and within the scope obvious to those skilled in the art. It is possible to modify, arrange and arrange. Further, it is possible to use it by appropriately combining it with a conventionally known device configuration and method, and by appropriately changing the order.

本発明は、コンデンサ等の各種電子部品のレーザ光溶接モニタリングシステム等に幅広く適用することが可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to a laser light welding monitoring system for various electronic components such as capacitors.

1000・・レーザ溶接システム、1100・・レーザ装置、1200・・良否判定装置、1300・・加工ヘッド、1400・・溶接材、1500・・可視光集光センサユニット。   Laser welding system 1100 Laser device 1200 Quality determination device 1300 Processing head 1400 Welding material 1500 Visible light condensing sensor unit

Claims (14)

レーザ光にて溶接される溶接材料の溶接部位について、その溶接状態を監視するレーザ溶接監視装置において、
前記溶接材料に前記レーザ光が照射されて表側に形成された溶融池からの、前記溶接材料に対応して予め決定された、可視光内の特定の一波長の発光強度を検出し、検出した前記発光強度に基づいて溶接状態を判定する
ことを特徴とするレーザ溶接監視装置。
Regarding the welding site of the welding material to be welded by laser light, in the laser welding monitoring device that monitors the welding state,
From the molten pool formed on the front side by irradiating the welding material with the laser beam, the emission intensity of a specific one wavelength in visible light, which is determined in advance corresponding to the welding material, is detected. A laser welding monitoring apparatus, wherein a welding state is determined based on the emission intensity.
請求項1に記載のレーザ溶接監視装置において、
前記特定の一波長は、前記溶接材料の前記溶融池からの複数の発光スペクトルのピーク波長の中の一つである
ことを特徴とするレーザ溶接監視装置。
The laser welding monitoring device according to claim 1,
The said one specific wavelength is one of the peak wavelengths of the several emission spectrum from the said molten pool of the said welding material. The laser welding monitoring apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1または請求項2に記載のレーザ溶接監視装置において、
前記溶接材料は、アルミニウムまたは鉄またはチタンまたは銅または鋼材である
ことを特徴とするレーザ溶接監視装置。
The laser welding monitoring apparatus according to claim 1 or 2,
The laser welding monitoring device is characterized in that the welding material is aluminum, iron, titanium, copper, or steel.
請求項3に記載のレーザ溶接監視装置において、
前記溶接材料がアルミニウムの場合には、前記特定の一波長は375nm〜425nmである
ことを特徴とするレーザ溶接監視装置。
The laser welding monitoring apparatus according to claim 3,
When the welding material is aluminum, the specific wavelength is 375 nm to 425 nm .
請求項3に記載のレーザ溶接監視装置において、
前記溶接材料が鉄の場合には、前記特定の一波長は565nm〜615nmであり、前記溶接材料がSUSの場合には、前記特定の一波長は745nm〜795nmであり、前記溶接材料がチタンの場合には、前記特定の一波長は745nm〜795nmである
ことを特徴とするレーザ溶接監視装置。
The laser welding monitoring apparatus according to claim 3,
When the welding material is iron, the specific wavelength is 565 nm to 615 nm, when the welding material is SUS, the specific wavelength is 745 nm to 795 nm, and the specific welding wavelength is titanium. In this case, the specific wavelength is 745 nm to 795 nm.
請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のレーザ溶接監視装置において、
前記レーザ光は1070nm〜1100nmのファイバレーザである
ことを特徴とするレーザ溶接監視装置。
The laser welding monitoring device according to any one of claims 1 to 5,
The laser beam is a fiber laser having a wavelength of 1070 nm to 1100 nm.
レーザ光にて溶接される溶接材料の溶接部位について、その溶接状態を監視するレーザ溶接監視方法において、
前記溶接材料に前記レーザ光が照射されて表側に形成された溶融池からの、前記溶接材料に対応して予め決定された、可視光内の特定の一波長の発光強度を検出し、検出した前記発光強度に基づいて溶接状態を判定する
ことを特徴とするレーザ溶接監視方法。
Regarding the welding site of the welding material to be welded with laser light, in the laser welding monitoring method for monitoring the welding state,
From the molten pool formed on the front side by irradiating the welding material with the laser beam, the emission intensity of a specific one wavelength in visible light, which is determined in advance corresponding to the welding material, is detected. A laser welding monitoring method, comprising: determining a welding state based on the emission intensity.
請求項7に記載のレーザ溶接監視方法において、
前記特定の一波長は、前記溶接材料の前記溶融池からの複数の発光スペクトルのピーク波長の中の一つである
ことを特徴とするレーザ溶接監視方法。
The laser welding monitoring method according to claim 7,
The laser welding monitoring method, wherein the one specific wavelength is one of peak wavelengths of a plurality of emission spectra from the molten pool of the welding material.
請求項7または請求項8に記載のレーザ溶接監視方法において、
前記溶接材料は、アルミニウムまたは鉄またはチタンまたは銅または鋼材である
ことを特徴とするレーザ溶接監視方法。
The laser welding monitoring method according to claim 7 or claim 8,
The laser welding monitoring method, wherein the welding material is aluminum, iron, titanium, copper, or steel.
請求項9に記載のレーザ溶接監視方法において、
前記溶接材料がアルミニウムの場合には、前記特定の一波長は375nm〜425nmである
ことを特徴とするレーザ溶接監視方法。
The laser welding monitoring method according to claim 9,
When the welding material is aluminum, the specific wavelength is 375 nm to 425 nm.
請求項9に記載のレーザ溶接監視方法において、
前記溶接材料が鉄の場合には、前記特定の一波長は565nm〜615nmであり、前記溶接材料がSUSの場合には、前記特定の一波長は745nm〜795nmであり、前記溶接材料がチタンの場合には、前記特定の一波長は745nm〜795nmである
ことを特徴とするレーザ溶接監視方法。
The laser welding monitoring method according to claim 9,
When the welding material is iron, the specific wavelength is 565 nm to 615 nm, when the welding material is SUS, the specific wavelength is 745 nm to 795 nm, and the specific welding wavelength is titanium. In this case, the specific wavelength is 745 nm to 795 nm.
請求項7乃至請求項11のいずれか一項に記載のレーザ溶接監視方法において、
前記レーザ光は1070nm〜1100nmのファイバレーザである
ことを特徴とするレーザ溶接監視方法。
The laser welding monitoring method according to any one of claims 7 to 11,
The laser welding monitoring method is characterized in that the laser light is a fiber laser of 1070 nm to 1100 nm.
請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載のレーザ溶接監視装置において、The laser welding monitoring device according to any one of claims 1 to 6,
前記特定の一波長の発光強度の検出は、半値幅25nmの透過干渉フィルターを介して遂行されるThe detection of the emission intensity of the specific one wavelength is performed through a transmission interference filter having a half width of 25 nm.
ことを特徴とするレーザ溶接監視装置。A laser welding monitoring device characterized in that
請求項7乃至請求項12のいずれか一項に記載のレーザ溶接監視方法において、The laser welding monitoring method according to any one of claims 7 to 12,
前記特定の一波長の発光強度の検出は、半値幅25nmの透過干渉フィルターを介して遂行されるThe detection of the emission intensity of the specific one wavelength is performed through a transmission interference filter having a half width of 25 nm.
ことを特徴とするレーザ溶接監視方法。A laser welding monitoring method characterized by the above.
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