JPH02255288A - レーザ溶接部位の検査方法 - Google Patents

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、レーザ溶接における溶け込み不良を検査する
ブ〕法に関し、とくに薄鋼板の突合せ部位の溶け込み不
良を自動で検知するようにした検査方法に関する。

［従来の技術］ 本発明に関連する先行技術として、たとえば特開昭５８
−５０１９０号公報、特開昭５９−９７７８８号公報が
知られている。前者は、レーザビーム等を用いた被加工
物の切断状態を検査する方法について開示しており、後
者は加工部位の温度を検出する温度検出器からの出力に
基づいてレーザ出力を制御する装置について開示してい
る。

ところで、レーザ光を利用して薄鋼板の突合せ部位を溶
接する溶接作業の場合は、突合せ部位の溶け込みが十分
であるか否を判断するために、裏面ビードの状態を検査
することか行なわれている。

この裏面ビードの検査は、溶接した鋼板を反転し、作業
者による目視検査または特殊な装置を用いてビートの裏
波形状を自動検査する方法か採用されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしなから、上記の検査方法では、溶接の完了後に裏
面ビードの検査を行なわなければならないため、溶接作
業工程とは別に独立した検査１祷が必要となる。また、
作業者による目視検査の場合は、欠陥個所を見落すおそ
れがあり、自動検査の場合は、検査装置の導入のために
多額の設備投資を行なわなければならないという問題が
おる。

本発明は、上記の問題に肴目し、溶接時におけるノズル
先端部での温度変化を検知することにより、独立した検
査工程を必要とすることなく、しか・ｂビードの裏波形
状を検出するのような高価な装置を用いることなく、薄
鋼板の突合せ部位の溶け込み不良を自動で検知すること
が可能な検査方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この目的に沿う本発明に係るレーザ溶接部位の検査方法
は、′薄鋼板の突合せ部位をレーザ光を利用して溶接す
るに際し、前記突合せ部位の溶け込み不Ｑを、前記レー
ザ光を照射するノズルの先端に設けられた温度センサか
らの出力に基づいて検知する方法からなる。

［作　　用］ このようなレーザ溶接部位の検査方法においては、溶け
込み不良が生じる時は、照射されたレーザ光が被溶接物
である薄鋼板によってノズル側に反則され、ノズルの先
端の温度が上昇する。すなわち、溶（プ込み不良が発生
する原因の一つは、レーザ光の焦点が被溶接物から外れ
るためであり、この焦点か外れている状態では、突合せ
部位を十分溶融さゼることかできす、照射されたレー昏
ア光の一部がノズル側に反射してしまう。したがって、
溶け込み不良の状態では、ノズル先端の温度が著しく上
昇し、この温度変化を温度セン４）によって検知するこ
とにより、間接的に溶け込み不良発生の有無の判定が可
能となる。

このように、本発明では、溶接作業と同時に溶け込み不
良の検査が可能となるので、検査工程が不要となる。ま
た、温度センサの出力に基づいて溶け込み不良の有無が
判定可能となるので、従来のような高価な裏ビード検出
装置も不要となる。

［実施例］ 以下に、本発明に係るレーザ溶接部位の検査方法の望ま
しい実施例を、図面を参照して説明する。

第１図ないし第７図は、本発明の一実施例を示している
。第１図は、本発明を実／ｌ！Ｉするために用いられる
シー１１溶接装置を示している。図中、１はレーザ加工
装置のノズルを示しており、ノズル１内にはレーザ光り
を収束させるためのレンズ２が配置されている。ノズル
１は、先端にいくにしたがって縮径するテーパ状に形成
されている。ノズル１のレンズ２より下方には、ノズル
内にシールドガスとしてのアルゴンガスを流入させるた
めのガス流入口３が設けられている。ノズル１内に流入
したアルゴンガスは、ノズル１の先端から薄鋼板５．６
の突合せ部位に向けて噴出されるようになっている。

ノズル１の先端部７は耐熱部材から構成されており、先
端部７の下端面には、温度セン９としての熱電対８が取
付けられている。熱電対８は周知の通り温度変化により
起電力が変化するものであり、この熱電対８の起電力は
制御手段９に入力されるようになっている。制御手段９
は、熱電対８からの起電力の変化を常時監視するもので
あり、起電力が所定の値を越えた時に、突合せ部位の溶
け込み不良があったと判定する機能を４１している。

つぎに、レーザ溶接部位の検査方法について説明する。

Ｒ８ｒＡ板のレーザ溶接をするにあたっては、まず一方
の薄鋼板５の端面と他の薄鋼板６の端面とが当接され、
レーザ光りの焦点Ｆは、薄鋼板５．６の突合せ部位に向
けられる。つまり、レーザ光りの焦点Ｆと溶接線との位
置合せが行なわれる。この状態では、レーザ光りの焦点
Ｆは、薄鋼板５．６の板厚内に位置するように調整され
る。

薄鋼板５．６の位置決めが完了すると、突合せ部位に向
けてレーザ光りが照射され、突合せ部位はレーザ光りに
よって溶融される。第２図は、突合せ部位がレーデ光１
−によって溶接される状態を示しており、この場合、突
合せ部位に照射されたレーザ光１−のうち約２割程度が
溶融部Ｍを通過し、裏面側に抜けるようになっている。

つまり、十分な溶接強度を得るためには、レーザ光りの
一部が突合せ部位を透過させることか必要であり、この
ことは、従来から良く知られている。

しかし、レンズ２の汚れに起因するレンズの熱変形やレ
ーザ装置等の設備上の不具合にＪ：す、レーザ光りの焦
点「が第３図および第４図に示すように、薄鋼板５．６
の板厚の範囲から外れてしょうことかある。第３図は、
レンズ２の熱変形により突合せ部位よりも手前に焦点Ｆ
が位置した場合であり、この状態では突合せ部位の溶融
形状Ｍ。

は、上面部のみが良く溶けたワインカップ状となり、裏
ビードは形成されない。第４図は、同様にレンズ２の熱
変形により突合せ部位よりも後方に焦点Ｅ：が位置した
場合であり、この場合の溶融形状Ｍ２も上面部のみが良
く溶けたワインカップ状となり、裏ビードは形成されな
い。

第３図および第４図では、レーザ光ｌ−の一部が突合せ
部位を透過しないので、ノズル１側に反射するレーザ光
り、が増加し、熱電対８が取イ」けられているノズル１
の先端は著しく加熱される。

突合せ部位の溶け込み不良は、レーザ光りの焦点Ｆの位
置ずれのみではなく、シールドガスの流量が不足した場
合も発生する。第４図は、アルゴンガスの流量が不足し
た状態においてレーザ溶接を行なっている状態を示して
いる。この場合は、アルゴンガスによる冷却が不十分と
なり、レーザ光付近の温度が高くなりすぎ、溶融部Ｍ３
から条間のプラズマＰが発生する。そのため、このプラ
ズマＰによる熱輻剣Ｈが増加し、ノズル１の先端が第３
図の場合と同じように著しく加熱される。

なｄ″３、プラズマＰが発生すると、このプラズマＰに
よってレーザー光りが吸収されてしまい、溶け込み不良
となることが知られている。

溶接中は、ノズル１の温度は熱電対８によって測温され
、この温度に対応する熱起電力が制御手段９に人力され
る。制御手段９は熱電対８からの起電力を温度に変換し
、この温度の変化に呈づいて溶け込み不良の有無の判定
がなされる。

第６図は、第７図に示す′薄鋼板５．６の突合せ部位を
レーザ溶接した場合にａフいて、熱電対８によって測温
されたノズル１先喘の温度変化を示している。第６図に
示すように、ノズル１の表面温度は、たとえば５００℃
を基準にして３個所だけ大ぎく突出している。この基準
値下０より突出する湿度Ｔ、は溶接部Ｗ、に対応するも
のであり、温度Ｔ２は溶接部Ｗ２に対応するものである
。また、温度−「３は溶接部Ｗ３に対応するものである
。すなわち、温度下、では溶接部Ｗ、は溶Ｃノ込み不良
となり、裏ビードＷは形成されない。同様に温度１’２
、−ｒ　３に対応する溶接部Ｗ全、Ｗａも溶け込み不良
となり、裏ビードＷは形成されない。

このように、ノズル１の先端の温度が一定の基準を越え
ｌ、：場合は、溶け込み不良と判定され、溶接の終了と
同時に制御手段９によって警報が発せられる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係るレーザ溶接部位の検
査方法によるときは、突合せ部位の溶け込み不良を、レ
ーザ光を照射するノズルの先端に設けられた温度センサ
からの出力に基づいて検知するようにしたので、溶接作
業と同時に溶け込み不良の自動検査が可能となり、溶接
完了俊に行なわれていた検査工程を廃止することができ
る。

その結果、目視検査のように不良個所を見落すおそれも
なくなり、かつ検査のための薄鋼板の移送も解消するこ
とができる。

また、温度センサの出力に基づいて溶け込み不良の有無
が判定可能となるため、従来のように高価イｆ裏ビード
検出装置も不要となり、検査コストの低減をはかること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられるレーｔア加工装置の要部断
面図、 第２図は第１図の装置を用いて行なわれるレーザ溶接の
正常時の断面図、 第３図ないし第５図は第１図の装置を用いて行なわれる
レーザ溶接の異常時の断面図、第６図は第１図における
ノズルの？５Ｐｆ３４変化を示す特性図、 第７図は第６図に対応する薄鋼板の突合せ部位の溶接状
態を示す平面図、 でおる。 １・・・・・・・・・・・・ノズル ５．６・・・・・・薄鋼板 ８・・・・・・・・・・・・温度センサとしての熱電対
９・・・・・・・・・・・・制御手段 Ｌ・・・・・・・・・・・・レーザ光 ［・・・・・・・・・・・・レーザ光の焦点第 図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、薄鋼板の突合せ部位をレーザ光を利用して溶接する
   に際し、前記突合せ部位の溶け込み不良を前記レーザ光
   を照射するノズルの先端に設けられた温度センサからの
   出力に基づいて検知することを特徴とするレーザ溶接部
   位の検査方法。