JPH01237092A

JPH01237092A - レーザ溶接装置

Info

Publication number: JPH01237092A
Application number: JP63060398A
Authority: JP
Inventors: Soichi Omori; 大森　宗一; Koichi Katsuyama; 勝山　弘一
Original assignee: Hitachi Nisshin Electronics Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Nisshin Electronics Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1988-03-16
Filing date: 1988-03-16
Publication date: 1989-09-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はレーザ溶接装置１％に、ジッタ監視装ｆｌを有
するＶ・−ザ溶接装置に関する。

〔従来の技術〕

レーザ溶接は、高速かつ高精度の溶接が可能なこと、溶
接の熱的影響が広く拡散しないこと、自動溶接が容易で
あり、クリーンに溶接できる等の優れた特徴を有し、広
く電子部品の溶接手段として利用されている。

以下、電子管に使用される陰極構体のレーザ溶接を例示
して述べる。

第２図は、電子管用陰極構体を一部断面にした側面図を
示し、１はキャップ、２はスリーブ、３はディスクで、
これらを嵌合し、組立て陰極構体４を構成する。上記陰
極構体４は、まず、上記キャップ１とスリーブ２の溶接
を完了した後、キャップ１の頂面とディスク３の段部と
の組立寸法Ｙを設定し、しかる後、スリーブ２とディス
ク３とを周囲の複数個所の点Ｐで溶接する。

このレーザ溶接の工程を第３図に示す装置で説明すると
、まず、スピンドル５を降下させて組立芯金６に載置し
たキャップ１付スリーブ２を押し下げ、組立寸法をＹに
設定し、この状態でスピンドル５と組立芯金６を夫々回
転数ｎ＋　　（約１８゜ｒ、ｐ、　ｍ　）で高速回転さ
せながら、スピンドル５Ｉと設けた複数の角窓７を通っ
てレーザビーム８をディスクすなわち被溶接体３の点Ｐ
ｓこ集束、照射させ溶接させる。上記の装置で、９はレ
ーザ発振器、１０はレーザ発振器から発振したレーザ光
を溶接可能なレーザビーム１こ形成する光学系で、この
ようなレーザ加工装置の回転機構等については、例えば
、特公昭６０−４８２７７号公報および特公昭６０−４
９０８０号公報に詳細に開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の装置によると、スピンドル５および組立芯金
６の上記高速回転により、複数の溶接点Ｐの間の時間は
、溶接点を３個所シことるとすれば、約１１０　ｍｓと
なり、この時間にレーザビーム８を上記スピンドル５の
角窓７を通って確実に溶接部Ｐに照射させる必要がある
。

このため、従来、上記スピンドル５の回転数とレーザビ
ーム８を発振させる溶接指令信号とを同期させているが
、レーザ装置が溶接指令信号を受信してからレーザ発振
器が発振するまでに所要の時間（以下、ジッタという）
が経過する。このようなジッタが生じるのは、主として
、レーザ発振器に印加する高電圧を発生させる高電圧発
生部が、上記溶接指令信号により所定の高電圧に充電す
るまでｌこ所要の時間が経過するためであり、このジッ
ダが種々の原因で変動するため、次に述べるような問題
が生じる。

第４図は、第３図のＡ　−Ａ′視断面図で、溶接時にお
けるジッタ変動Ｉこよる溶接状態を示している。

第４図番こ示すように、ジッタ変動があるとき、（１）
レーザビーム８が角窓７の中を確実に通って被溶接体を
照射する場合・・・図面の８ａ、３ｂ、（２）レーザビ
ーノ、８の一部が角窓７の側壁にかかり、角窓７の中を
一部が通って被溶接体を照射する場合・・・図面の８Ｃ
１（３）レーザビーム８が角窓７から外れ、全く被溶接体
に照射されない場合・・・図面の８ｄ、の夫々の状態が
あり、上記（１）の場合は、良好な溶接が得られるが、
上記（２）の場合には、レーザビーム８にかげりが生じ
、そのため、溶接部Ｐのナゲツト形状が崩れ、溶接強度
が低下し、あるいはスパッタが発生ずるなどの溶接不良
が生じ、また上記４３）の場合多こは、レーザビーム８
が溶接部分番こ全く届かず、溶接不能状態となる。

このような溶接不良もしくは溶接不能を回避するために
は、ジッタ変動を少くすればよいが、商用交流電源を整
流し、数ＫＶの高電圧にまで昇圧する高電圧発生部の構
成部品に変動があり、あるいはその時定数が環墳状態に
より変動するので。

昇圧時間の２０％程度のジッタ変動は避けられない。才
だ、ジッタ変動を許容できる範囲に前記スピンドル５の
角窓７の寸法を拡大して上記不都合を回避すればよいが
、被溶接体３の外径が例えば数１φ程度の小径の部品ｆ
こ対しては、上記角窓寸法の拡大は困難とされる。また
、ジッタ変動を許容できる限変に前記スピンドル５の回
転・改を減速させる手法も考えられるが、実用上、１１
２乃至に種度の減速が必要とされ、溶接能率の低下が避
けられず、逆って不利益な結果を招来するので望ましく
ない。

従って、レーザ溶接装置におけるジッダ変動による不都
合が避けられず、溶接不良もしくは溶接不能による製品
不良の混入が品質管理上、特に問題とされ、従来、この
製品不良の排除に適切な手段がなく、多くの時間と労資
を要していた。

本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み、溶接不良も
しくは溶接不能による製品不良を排除しつるジッタ監視
装置を有するレーザ溶接装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の上記の目的は、レーザビームを光学系を経て被
溶接体に照射し、これを溶接するレーザ発振器と、被溶
接体の溶接部と同期して溶接指令信号を出力する溶接指
令制御部と、上記溶接指令信号により一定の高電圧に充
電し、上記レーザ発振器−こ高電圧を印加する手段と、
上記レーザ発振器を発撮すせるトリガ信号と上記充電の
完了信号を夫々出力する制御信号発生手段とを有するレ
ーザ溶接装置において、上記溶接指令信号と上記充電完
了信号の両者を入力してジッタを測定し、測定されたジ
ッタが設定された制限値を越えた時に。

警報を発し、および／もしくはＮＧ信号を出力するジッ
タ監視装置を設けることによって達成される０〔作用〕本発明の上記手段憂こより、溶接不良もしくは溶接不能
を誘起するようなジッタ変動が生じると、ジッタ監視装
置により直ちに必要な警報を発し。

もしくは必要な信号を出力することができるので、溶接
不良もしくは溶接不能による製品不良を見過す不都合が
生じない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により詳細−こ説明する
。第１図は、本発明のレーザ溶接装置の構成を示す要部
説明図で、前述した図面と同一部材には同一符号を付す
る。

第１図において、３は本発明が適用される被溶接体で、
前記陰極構体４のディスクであり、５は周囲に複数個（
本実施例では３個）の角窓７を有するスピンドルで、陰
極構体４の頂部を押しつけなからｎ００回転約１８　Ｏ
ｒ、ｐ、ｍ）で高速回転される。８はレーザビームで、
レーザ発振器９より発振されたレーザ光を光学系１０に
より光束制御され、回転する上記スピンドル５の角窓７
を通り被溶接体３の溶接部１（集束、照射して、これを
溶接する。

上記の溶接を確実にするため、上記レーザ発振器９を発
振させるトリガ信号を、上記被溶接体３の溶接部、換言
すれば、回転する上記スピンドル５の角窓７の中心に正
確に同期させることが要求される。

第１図において、１１は上記トリガ信号の出力に必要な
溶接指令信号を上記スピンドル５の回転と同期して出力
する溶接指令制御部を示す。ここ１こおいて、１２は上
記スピンドル５と同一の回転数０１で回転する第１のコ
ードプレート、１３は上記第１のコードプレート１２の
回転数ｎ、のｙ３の回転数ｎｔ　（＝’Ｉｓ　ｎ、）で
回転する第２のコードプレートで、両コードプノート１
２．１３が上記スピンドル５の回転と連動して回転する
よう構成する。

第１のコードンＶ−）１２１こは、その周縁に溶接指令
用のスリット状の第１のインデックスマーカ１４が溶接
部（！ＪＥ施例では３個所）と同数膜けられ、このイン
デックスマーカ１４は、スピンドル５の角窓７の中心、
すなわち上記溶接部と１対１に対応して配設される。ま
た、第２のコードプレート１３には、その周縁の％の部
分に溶接指令用の欠切状の第２のインデックスマーカ１
５が設けられ、このインデックスマーカ１５は、その時
間的区間に第１のコードプレート１２が１回転するよう
配設される。

また、第１図］こおいて、１６．１７は、上記インデッ
クスマーカ１４．１５を検知するマーカ検知器を示し、
これらマーカ検知器１６．１７の出力信号を一致回路１
８に入力させ、両川力信号の一致パルスを溶接指令信号
１９として出力し、後述のレーザ制御装置２０に入力す
るよう構成する。

従って、溶接指令信号は、上記第２のコードンＬ／−）
１３がに回転する上記第２のインデックスマーカ１５の
時間的区間に出力され、この時間的区間に溶接動作が行
われる。そして１次の先回転する時間的区間に、溶接さ
れた被溶接体の除去と次に溶接される被溶接体の組込み
等の動作が行われる。

次１こ、第１図において、２０はレーザ制御部を示し、
高電圧発生部２１と、制御信号発生部２２とから構成さ
れる。上記高電圧発生部２１は、前記溶接指令制御部１
１から出力される溶接指令信号を受けて、交流電源２３
を整流、充電し、数ＫＶの高電圧２４に昇圧せしめ、こ
れそレーザ発振器９−こ印加するよう構成する。また、
制御信号発生部２２は、上記高電圧発生部２１で充電、
昇圧された高電圧２４が設定電圧に到達すると同時Ｃζ
、トリガ信号２５を出力し、レーザ発振器９を発振させ
るよう構成する。

以上述べた溶接指令制御部１１とレーザ制御部２０の構
成−こより、前記レーザ発振器９を発振させるトリガ信
号２５を、被溶接体３の溶接部、換言すれば１回転する
上記スピンドル５の角窓７の中心に正確に同期させるこ
とができ、レーザビーム８を被制御体３の溶接部に照射
、溶接することができる。

以上述べた装置により１本発明者らが実験したところに
よると、前記ジッタ変動はほぼ正規分布をなしており、
レーザビーム８が上記スピンドル５の角窓７を通過せず
、角窓７の側壁にその一部または全てが遮断され、溶接
不良もしくは溶接不能となる確率は０．０１程度であり
、極めて僅少なことが確認されている。

この事実から、本発明は、前記した溶接指令制御部１１
とレーザ制御部２０を有する溶接装置において、特に溶
接時におけるジッタ変動を計測し、前記溶接不良または
溶接不能が発生するようなジッタ変動を監視し、これが
一定の許容値を越える場合に必要な警報と信号を発信、
出力するジッタ監視装置を設けることに特徴がある。

＠１図の３０は本発明に係るジッタ監視装置で、ジッタ
測定部３１と比較回路部３２とから構成され、また、前
記レーザ制御部２２より充電完了信号２６を出力するよ
う構成する。

上記ジッタ測定部３１は、前記溶接指令信号１９と前記
充電完了信号２６８人力し、両信号の時間差、すなわち
ジッタ値を発信′Ｗｉ６３３の出力パルスの計数値で測
定し、その測定値を出力する装置である。また、比較回
路部３２は、上記ジッタ測定部３１の出力信号を入力し
、測定された上記ジッタを予め設定されたジッタ値の許
容範囲、すなわちジッタ値の上限値３４と下限値３５と
比較する装置で、上記ジッダ測定値を表示器３６に表示
すると共に、ジッタ値の許容範囲を越えたジッタ変動が
発生した場合膠こ、警報器３７により警報を発し、ある
いはジッタを不良とする信号（不可信号という）３８を
出力する。そして、不可信号が出力されると１組立制御
装置３９に入力し、溶接装置ｌこ組込まれた被溶接体を
直ち蒼こオンラインで除去し、または被溶接体に不良マ
ークを付し、後にこれを除去できるようＥこする。

以上の実施例においては、溶接部を３個所にした場合に
ついて述べたが、これに限定されるものではなく、溶接
個所に応じて、前記第１のコードプレート１２と第２の
コードプレート１３の回転数比を変えて行うことにより
、本発明を実施することは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明基こより、溶接不良もしくは溶接不能
をおこすジッタ変動が生じても、警報を発し、あるいは
不可信号を出力するなど−こより、オンラインで被溶接
体に対し必要かつ適正な処理をすることができるので、
溶接−こ係る製品不良が後工糧で混入する不都合がない
優れた効果がある。

従って、製品不良の除去に多くの時間と労費を要した従
来の問題がなくなるので１品質管理のコスト低減および
効率向上に大きな効果がある。また、本発明のジッタ監
視装量は低コストで実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明レーザ溶接装置の構成の一実施例を示
す要部説明図、第２図は陰極構体を一部断面膠こした側
面図、第３図はレーザ溶接装置の要部斜視図、第４図は
第３図のＡ−Ａ′視断面図である。１・・・キヤ、ツブ、　　　２・・・スリーブ、　　　
３・・・被溶接体（ディスク）、　　４・・・陰極構体
、　　　５・・・スピンドル、　　　６・・・組立芯金
、　　　７・・・角窓、８・・・レーザビーム、　　　
９・・・レーザ発振器、１０・・・光学系、　　　１１
・・・溶接指令制御部、１２．１３・・・第１．ｇ２の
コードプレート、１４．１５・・・第１．第２のインデ
ックスマーカ、１６．１７・・・マーカ検知器、　　　
１８・・・一致回路、１９・・・溶接指令信号、　　　
２０・・・レーザ制御部、２１・・・高電圧発生装置、
　　２２・・・制御信号発生部、２３・・・交流電源、
　　　２４・・・高電圧、２５・・・トリガ信号、　　
　２６・・・充電完了信号、　　　３０・・・ジッタ監
視装置、　　　３１・・−ジッタ測定部、３２・・・比
較回路部、　　　３３・・・発信部。３４．３５・・・上限値、下限値、３６・・・表示部、
３７・・・警報器、　　　３８・・・不可信号、３９・
・・組立制御装置。第２図　　　　第４図

Claims

【特許請求の範囲】１、レーザビームを光学系を経て被溶接体に照射し、こ
れを溶接するレーザ発振器と、被溶接体の溶接部と同期
して溶接指令信号を出力する溶接指令制御部と、上記溶
接指令信号により一定の高電圧に充電し、上記レーザ発
振器に高電圧を印加する手段と、上記レーザ発振器を発
振させるトリガ信号と上記充電の充電完了信号を夫々出
力する制御信号発生手段とを少くとも有するレーザ溶接
装置において、上記溶接指令信号と上記完了信号の両者
を入力してジッタを測定し、測定されたジッタが設定さ
れた制限値を越えた時に、警報を発し、および／もしく
は不可信号を出力するジッタ監視装置を設けたことを特
徴とするレーザ溶接装置。２、特許請求の範囲第１項において、溶接指令制御部は
、被溶接体と共に回転するスピンドルと同期して回転す
る第１のインデックスマーカを有する第１のコードプレ
ートと、第２のインデックスマーカを有する第２のコー
ドプレートを夫々設け、上記両インデックスマーカの一
致パルスを溶接指令信号として出力するよう構成したこ
とを特徴とするレーザ溶接装置。３、特許請求の範囲第１項において、不可信号を出力す
るジッタ監視装置は、不可信号によつて、被溶接体を溶
接工程から自動的に除去または不良マークを付するよう
構成したことを特徴とするレーザ溶接装置。