JPH04157085A - Laser beam welding equipment - Google Patents

Laser beam welding equipment

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Publication number
JPH04157085A
JPH04157085A JP2276953A JP27695390A JPH04157085A JP H04157085 A JPH04157085 A JP H04157085A JP 2276953 A JP2276953 A JP 2276953A JP 27695390 A JP27695390 A JP 27695390A JP H04157085 A JPH04157085 A JP H04157085A
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JP
Japan
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laser beam
welding
laser
welded
laser light
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Pending
Application number
JP2276953A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroki Okujima
奥島 裕樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To simplify the structure of an optical system, facilitate the work and improve the accuracy by photodetecting and observing an evaporation flame by a photosensor having an optical diode group and focusing and aligning a laser beam. CONSTITUTION:When a material 102 to be welded is mounted on a material 101 to be welded and the materials 101 and 102 to be welded are subjected to fillet welding, the apex formed between the horizontal surface of the material 101 to be welded and the vertical surface of the material 102 to be welded is irradiated with the laser beam P from the direction of an angle of 45 degrees and welding traces are provided on the apex part. When the focus of the laser beam P is coincident with the apex, the direction of the evaporation flame F is coincident with a proceeding path of the laser beam P and the height of the evaporation flame F becomes maximum and this state is most quality is most excellent. When the focus is greatly deviated from the apex, the evaporation flame F stands upright with respect to the horizontal surface. In such a case, fillet welding is not performed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 レーザー溶接装置に関し、 装置が安価であり、また焦点合わせ及び焦点と溶接点と
の位置合わせが容易であり、且つ溶接品質に優れたレー
ザー溶接装置を提供することを目的とし、 光ファイバにレーザー光を伝送するレーザー光源を内装
したレーザー光源部と、該光ファイバの先端部に装着さ
れ、溶接点に該レーザー光を絞り込む集光部と、該レー
ザー光に対して平行に配置される一対の平行配置素子と
、該レーザー光に対して垂直に配置される一対の垂直配
置素子とで受光面が4等分された光ダイオード群を有し
、溶接点で発生する蒸発物炎の真横方向にセットする光
センサと、該平行配置素子の出力を入力する作動増幅器
、該垂直配置素子の出力を入力する他の作動増幅器、及
び双方の該作動増幅器の出力をそれぞれ表示する表示器
を備えた検出部とからなる構成とする。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a laser welding device, an object of the present invention is to provide a laser welding device that is inexpensive, easy to focus and align the focus with a welding point, and has excellent welding quality. For the purpose of It has a group of photodiodes whose light-receiving surface is divided into four equal parts by a pair of parallel elements placed parallel to the laser beam and a pair of vertical elements placed perpendicular to the laser beam. an optical sensor set directly horizontally to the generated evaporative flame, a operational amplifier inputting the output of the parallel arrangement element, another operational amplifier inputting the output of the vertical arrangement element, and the output of both operational amplifiers. The configuration consists of a detection unit each equipped with a display.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、レーザー溶接装置に関する。 The present invention relates to a laser welding device.

レーザー光源としてYAG等を使用したレーザー溶接手
段は、被溶接物に無接触で溶接でき、また精密なマイク
ロ加工ができ、且機械的、熱的歪みが殆どないという特
徴があるので、電子機器部品や光学機器部品等の溶接作
業に広く使用されている。
Laser welding methods that use YAG, etc. as a laser light source have the characteristics of being able to weld the object to be welded without contact, being able to perform precise micro-processing, and having almost no mechanical or thermal distortion. Widely used for welding of optical equipment parts, etc.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は従来のレーザー溶接装置の構成図、第5図は他
の従来例の構成図、第6図はさらに他の従来例の構成図
である。
FIG. 4 is a block diagram of a conventional laser welding device, FIG. 5 is a block diagram of another conventional example, and FIG. 6 is a block diagram of still another conventional example.

第4図において、YAG等のレーザー光源1の出射する
レーザー光Pの進路をミラー2で90度変進させて集光
レンズ3に照射させ、集光レンズ3により溶接点、即ち
被溶接物101と被溶接物1゜2との接合部にレーサー
光Pを絞り込んでいる。
In FIG. 4, the path of laser light P emitted from a laser light source 1 such as YAG is shifted by 90 degrees by a mirror 2 and irradiated onto a condensing lens 3. The laser beam P is focused on the joint between the weld and the workpiece 1°2.

このようにしてレーザー光Pを集光レンズ3の焦点位置
に収斂させることにより、両波溶接物か加熱され、その
結果、被溶接物の材料の溶融・蒸発が起こり溶接加工が
行われる。
By converging the laser beam P on the focal point of the condenser lens 3 in this way, the workpiece to be welded in both waves is heated, and as a result, the material of the workpiece is melted and evaporated, and the welding process is performed.

なお、シーム溶接の場合は、溶接装置自体を溶接ライン
に平行移動することもあるが、小型部品の溶接に際して
は、被溶接物を平行移動するのが一般的である。
Note that in the case of seam welding, the welding apparatus itself may be moved parallel to the welding line, but when welding small parts, it is common to move the workpiece to be welded parallel.

一方、溶接品質の良否は、レーザー光Pを所定の溶接点
に絞り込むこと即ち、集光レンズ3の焦点を所定の溶接
点に一致させることにかかっている。
On the other hand, the quality of welding depends on narrowing down the laser beam P to a predetermined welding point, that is, making the focus of the condenser lens 3 coincide with the predetermined welding point.

しかし、レーザー光Pは不可視光線であるので、レーザ
ー光Pの収斂位置(即ち集光レンズ3の焦点)と溶接点
との位置合わせを目視で行うことはできない。
However, since the laser beam P is an invisible beam, it is not possible to visually align the convergence position of the laser beam P (that is, the focal point of the condensing lens 3) and the welding point.

したかってレーザー光源1を収容した筐体内に照明ラン
プ16を設置し、照明ランプI6か発する可視光(以後
ガイド光という)をレーザー光Pを収斂させる集光レン
ズ3に投入し、ガイド光を溶接点に収斂させている。
Therefore, the illumination lamp 16 is installed in a housing housing the laser light source 1, and the visible light (hereinafter referred to as guide light) emitted from the illumination lamp I6 is input into the condenser lens 3 that converges the laser light P, and the guide light is welded. It converges on a point.

詳述すると、ミラー2と集光レンズ3間に、レーザー光
Pは透過し、ガイド光は反射するダイクロイックミラー
4を、光路に対して45度傾斜して設置する。そして照
明ランプ16からのガイド光のビームを、ハーフミラ−
17によって90度変進させてダイクロイックミラー4
に投入し、ダイクロイックミラー4で反射させて、集光
レンズ3に投入し、レーザー光Pの光路に一致させ、ガ
イド光を溶接点で収斂させている。
More specifically, a dichroic mirror 4 that transmits the laser beam P and reflects the guide light is installed between the mirror 2 and the condensing lens 3 at an angle of 45 degrees with respect to the optical path. Then, the beam of guide light from the illumination lamp 16 is passed through a half mirror.
Dichroic mirror 4 by shifting 90 degrees by 17
The guide light is reflected by the dichroic mirror 4, and then introduced into the condenser lens 3, so that the optical path coincides with that of the laser light P, and the guide light is converged at the welding point.

一方、ハーフミラ−17に対してダイクロイックミラー
4とは反対側の光軸上にTV左カメラ5を装着して、被
溶接物を撮影するようにしている。
On the other hand, a TV left camera 5 is mounted on the optical axis of the half mirror 17 on the opposite side of the dichroic mirror 4 to photograph the object to be welded.

そして、TVカメラエ5に接続したビデオモニタ19で
被溶接物上の何処の位置にガイド光が収斂しているか、
及び被溶接物上のガイド光のビーム径大小を観測してい
る。
The video monitor 19 connected to the TV camera 5 determines where on the object to be welded the guide light converges.
The beam diameter of the guide light on the workpiece is also observed.

このようにビデオモニタ19で観測しながら、TV左カ
メラ5のピントを合わせる操作(溶接装置全体を移動調
整する操作)でレーザー光Pの焦点合わせを行うととも
に、装置全体を移動して溶接点と焦点との位置合わせを
行っている。
While observing on the video monitor 19 in this way, the laser beam P is focused by focusing the TV left camera 5 (an operation to move and adjust the entire welding device), and the entire device is moved to focus on the welding point. Aligning with the focal point.

第5図の装置は、第4図のものをレーザー光源部lOと
集光部20Bとに分離し、レーザー光源部10と集光部
20Bとを光ファイバ9て接続したものである。
The device shown in FIG. 5 is obtained by separating the device shown in FIG. 4 into a laser light source section 10 and a condensing section 20B, and connecting the laser light source section 10 and the condensing section 20B with an optical fiber 9.

したかってレーザー光源部10には、ミラーを設けるこ
となく、光ファイバ9に伝送する為の集光レンズ8を設
け、集光部20Bには光ファイバ9の出射光を平行ビー
ムとするためのレンズ8Bを設けている。
Therefore, the laser light source section 10 is provided with a condensing lens 8 for transmitting light to the optical fiber 9 without providing a mirror, and the condensing section 20B is provided with a lens for converting the light emitted from the optical fiber 9 into a parallel beam. 8B is provided.

第5図に示したものは、第4図のものに比較して、焦点
合わせ等の際に集光部20Bのみを移動調整すれば良い
という利点がある。
The arrangement shown in FIG. 5 has an advantage over the arrangement shown in FIG. 4 in that only the condensing section 20B needs to be moved and adjusted during focusing and the like.

第6図のレーザー溶接装置は、レーザー光源部10Bと
集光部20とを光ファイバ9で接続したものである。
The laser welding device shown in FIG. 6 has a laser light source section 10B and a condensing section 20 connected by an optical fiber 9.

レーザー光源部10には、レーザー光源lの他にガイド
光レーザー30を装着し、ガイド光レーザー30の発す
るガイド光を2つのミラー31.32を経て、レーザー
光源1の発するレーザー光Pの光路に重畳させるように
している。
The laser light source unit 10 is equipped with a guide light laser 30 in addition to the laser light source 1, and the guide light emitted by the guide light laser 30 passes through two mirrors 31 and 32 to the optical path of the laser light P emitted by the laser light source 1. I'm trying to make them overlap.

一方、集光部20は、光ファイバ9の出射端末にフェル
ール21を装着し、このフェルール21に集光レンズ3
を搭載したものである。
On the other hand, the condensing unit 20 includes a ferrule 21 attached to the output terminal of the optical fiber 9, and a condensing lens 3 attached to the ferrule 21.
It is equipped with.

そしてガイド光が最も絞られるように、集光部20と被
溶接物101.102の間隔を調整するとともに、ガイ
ド光の被溶接物上での投射点を溶接点に合わせている。
Then, the distance between the condensing section 20 and the objects to be welded 101 and 102 is adjusted so that the guide light is most focused, and the projection point of the guide light on the object to be welded is aligned with the welding point.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで、第4図、第5図に示したレーザー溶接装置は
、光学系が複雑であるとともに、集光部にTVカメラ等
を設けであるので、高価であるという問題点と、集光部
(または集光部を含めた装置)か大形であるので、焦点
合わせ及び焦点と溶接点との位置合わせ作業か容易でな
いという問題点があった。
By the way, the laser welding apparatus shown in FIGS. 4 and 5 has a complicated optical system and a TV camera, etc. is installed in the light condensing section, so it is expensive. Since the device (including the light condensing part) is large, it is difficult to focus and align the focus and the welding point.

また第6図に示したものは、ガイド光とレーザー光の波
長が異なることに起因して、ガイド光の焦点とレーザー
光の焦点との間に誤差(誤差は10前後)かあり、且つ
被溶接物の表面でのガイド光のビーム径が小さいことに
起因して焦点位置の確認か困難である。この両者のこと
により、溶接品質が劣るという問題点かあった。
In addition, in the case shown in Fig. 6, there is an error (the error is around 10) between the focus of the guide light and the focus of the laser light due to the difference in wavelength between the guide light and the laser light. It is difficult to confirm the focal point position due to the small beam diameter of the guide light on the surface of the welding object. Both of these problems caused the problem of poor welding quality.

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、装置
が安価であり、また焦点合わせ及び焦点と溶接点との位
置合わせが容易であり、且つ溶接品質に優れたレーザー
溶接装置を提供することを目的としている。
The present invention was created in view of these points, and provides a laser welding device that is inexpensive, easy to focus and align the focus with the welding point, and has excellent welding quality. It is intended to.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記の目的を達成するために本発明は、第1図に例示し
たように、光ファイバ9にレーザー光Pを伝送するレー
ザー光源lを内装したレーザー光源部10と、光ファイ
バ9の先端部に装着され、溶接点にレーザー光Pを絞り
込む集光部20とを設ける。
In order to achieve the above object, the present invention provides a laser light source unit 10 that includes a laser light source l for transmitting a laser light P to an optical fiber 9, and a A condensing section 20 is installed to focus the laser beam P on the welding point.

また、溶接点で発生する蒸発物炎Fの光を受光すべく、
レーザー光に対して平行に配置する一対の平行配置素子
55−1.55−3と、レーザー光に対して垂直に配置
する一対の垂直配置素子55−2.55〜4とで受光面
が4等分された光ダイオード群55を有する光センサ5
0を設け、レーザー光Pの進行路と溶接点を含む平面内
で、光軸と溶接ラインとが平行になるように、光センサ
5oをセットする。
In addition, in order to receive the light of the evaporative flame F generated at the welding point,
A pair of parallel elements 55-1.55-3 arranged parallel to the laser beam and a pair of vertical elements 55-2.55-4 arranged perpendicular to the laser beam form a light-receiving surface of 4. Optical sensor 5 with equally divided photodiode group 55
0, and the optical sensor 5o is set so that the optical axis and the welding line are parallel to each other within a plane including the traveling path of the laser beam P and the welding point.

そして、光センサ50の平行配置素子55−1.55−
3の出力を入力する作動増幅器62と、垂直配置素子5
5−2.55−4の出力を入力する作動増幅器61、及
び双方の作動増幅器61.62の出力をそれぞれ表示す
る表示器65とを備えた検出部60を設けた構成とする
And parallel arrangement element 55-1.55- of optical sensor 50
3 and a vertically arranged element 5.
5-2.55-4, and a detector 65 that displays the outputs of both the operational amplifiers 61 and 62, respectively.

〔作用〕[Effect]

レーザー溶接においては、レーザー光のビーム径が被溶
接物表面で、最小に絞られた時に蒸発物炎の高さが最高
となる。
In laser welding, the height of the evaporated flame is highest when the beam diameter of the laser beam is narrowed down to the minimum on the surface of the workpiece.

したがって、レーザー光に平行配置した光ダイオード群
55の一対のダイオード素子(即ち平行配置素子55−
1.55−3)に接続した作動増幅器62の出力電圧が
ほぼ零になるように集光部20を調整移動することで、
レーザー光の焦点を被溶接物表面に一致させることかで
きる。
Therefore, the pair of diode elements of the photodiode group 55 arranged parallel to the laser beam (that is, the parallel arrangement elements 55-
By adjusting and moving the condensing unit 20 so that the output voltage of the operational amplifier 62 connected to 1.55-3) becomes almost zero,
The focus of the laser beam can be made to match the surface of the workpiece.

また、レーザー光Pの進行路と溶接点を含む平面内で、
光軸と溶接ラインとか平行になるように、光センサ50
をセットしである。
In addition, within a plane including the traveling path of the laser beam P and the welding point,
Install the optical sensor 50 so that the optical axis and welding line are parallel to each other.
is set.

したがって、レーザー光に垂直配置した光ダイオード群
55の一対のダイオード素子(即ち垂直配置素子55−
2.55−4)に接続した作動増幅器61の出力電圧が
ほぼ零になるように集光部20を調整移動することで、
レーザー光の投射位置の位置合わせができる。
Therefore, the pair of diode elements of the photodiode group 55 arranged perpendicularly to the laser beam (that is, the vertically arranged elements 55-
2.55-4) By adjusting and moving the condensing unit 20 so that the output voltage of the operational amplifier 61 connected to the output voltage becomes almost zero,
The laser beam projection position can be aligned.

一方、集光部20は、光ファイバ9の端部に装着したフ
ェルール21と、フェルール21の出射側端部に装着し
た集光レンズ3とから構成されたものであるから、小形
・軽量で取扱いが容易である。
On the other hand, the condensing unit 20 is composed of a ferrule 21 attached to the end of the optical fiber 9 and a condensing lens 3 attached to the output end of the ferrule 21, so it is small and lightweight and easy to handle. is easy.

またレーザー光源部10はレーザー光源lのみを装着し
た簡単の構造である。
Further, the laser light source section 10 has a simple structure in which only the laser light source 1 is installed.

したがって、本発明のレーザー溶接装置は、安価であり
、また焦点合わせ及び焦点と溶接点との位置合わせが容
易であり、さらにまた、溶接品質が優れている。
Therefore, the laser welding device of the present invention is inexpensive, easy to focus and align the focus with the welding point, and has excellent welding quality.

〔実施例〕〔Example〕

以下図を参照しながら、本発明を具体的に説明する。な
お、企図を通じて同一符号は同一対象物を示す。
The present invention will be specifically described below with reference to the drawings. Note that the same reference numerals refer to the same objects throughout the plan.

第1図は本発明の構成図で、(a)はレーザー光源部、
集光部、光センサの構成を示す図、(b)は光センサと
検出部との接続図である。
FIG. 1 is a block diagram of the present invention, in which (a) shows a laser light source section;
A diagram showing the configuration of a light condensing section and an optical sensor, and (b) is a connection diagram between the optical sensor and a detection section.

第2図の(a)、 (b)、 (C)、 (d)、 (
e)、げ)は、すみ肉溶接時の蒸発物炎の図、第3図の
(a)、 (b)、 (C)、 (d)は、本発明の詳
細な説明する図である。
(a), (b), (C), (d), (
Figures 3(a), 3(e) and 3(e) are diagrams of an evaporative flame during fillet welding, and Figures 3(a), 3(b), 3(c), and 3(d) are diagrams explaining the present invention in detail.

第1図において、レーザー光源部10には、レーザー光
源1が出射するレーザー光Pを、光ファイバ9に伝送す
る為に集光レンズ8を設けである。
In FIG. 1, a laser light source unit 10 is provided with a condensing lens 8 for transmitting a laser beam P emitted from the laser light source 1 to an optical fiber 9.

集光部20は、光ファイバ9の出射端末にフェルール2
1を装着し、このフェルール21に集光レンズ3を搭載
したものである。
The condensing unit 20 includes a ferrule 2 at the output terminal of the optical fiber 9.
1 and a condenser lens 3 is mounted on this ferrule 21.

光センサ50は、円筒形の検出ヘッド51の先端に対物
レンズ52を装着し、対物レンズ52の後方に、検出ヘ
ッド51の軸心と光軸が一致するように光ダイオード群
55を挿着しである。
The optical sensor 50 has an objective lens 52 attached to the tip of a cylindrical detection head 51, and a photodiode group 55 inserted behind the objective lens 52 so that the axis of the detection head 51 and the optical axis coincide. It is.

光ダイオード群55は、正面視がそれぞれ1/4円板状
の光ダイオード素子(平行配置素子55−1.垂直配置
素子55−2.平行配置素子55−3.垂直配置素子5
5−4)を、筒体53内に円柱状に組合せ挿着したもの
で、筒体53を検出ヘッド51の中空部に挿着すること
て、それぞれの光ダイオード素子の光軸を検出ヘッド5
1の光軸に一致させている。
The photodiode group 55 includes photodiode elements each having a quarter disk shape when viewed from the front (parallel arrangement element 55-1. vertical arrangement element 55-2. parallel arrangement element 55-3. vertical arrangement element 5).
5-4) are combined and inserted into a cylinder 53 in a cylindrical shape, and by inserting the cylinder 53 into the hollow part of the detection head 51, the optical axis of each photodiode element is aligned with the detection head 5.
It is aligned with the optical axis of No. 1.

このような光センサ50は、集光部20が出射するレー
ザー光Pの進行路と溶接点を含む平面内で、光軸と溶接
ライン(被溶接物101と被溶接物102とをシーム溶
接する部分)か平行になるように被溶接物近傍にセット
され、溶接点で発生する蒸発物炎Fの光を受光するよう
になっている。
Such an optical sensor 50 is configured to perform seam welding between the optical axis and the welding line (the workpiece 101 and the workpiece 102 It is set near the object to be welded so that the two parts (part) are parallel to each other, and receives the light of the vaporized flame F generated at the welding point.

一方、検出部60は2つの作動増幅器61.62と、双
方の作動増幅器81.62の出力をそれぞれ表示する表
示器65とから構成されている。
On the other hand, the detection section 60 includes two operational amplifiers 61 and 62, and a display 65 that displays the outputs of both operational amplifiers 81 and 62, respectively.

そして、作動増幅器62には、第1図(b)に図示した
ように、レーザー光Pの進行路に正面視て平行するよう
に、検出ヘッド5】内に配置した一対の平行配置素子5
5−1.55−3の出力が入力するように接続しである
As shown in FIG. 1(b), the operational amplifier 62 includes a pair of parallel elements 5 disposed within the detection head 5 so as to be parallel to the traveling path of the laser beam P when viewed from the front.
It is connected so that the output of 5-1.55-3 is input.

また、作動増幅器61には、レーザー光Pの進行路に正
面視で垂直になるように、検出ヘッド51内に配置した
一対の垂直配置素子55−2.55−4の出力が入力す
るように接続しである。
Further, the outputs of a pair of vertically arranged elements 55-2 and 55-4 arranged in the detection head 51 are input to the operational amplifier 61 so as to be perpendicular to the traveling path of the laser beam P when viewed from the front. It is connected.

次に第2図、第3図を参照しなから、すみ肉溶接を例に
して、本発明の詳細な説明する。
Next, with reference to FIGS. 2 and 3, the present invention will be described in detail using fillet welding as an example.

レーザー溶接においては、レーザー光のビーム径が被溶
接物表面で、最小に絞られた時に被溶接物が溶融・蒸発
して発生する蒸発物炎Fの高さが最高となるものである
In laser welding, when the beam diameter of the laser beam is narrowed down to the minimum on the surface of the workpiece, the height of the evaporator flame F generated by melting and vaporizing the workpiece is the highest.

第2図(a)に図示したように、被溶接物101の上部
に被溶接物102を載せて、被溶接物101と被溶接物
102とをすみ肉溶接する場合は被溶接物101の水平
面101Pと被溶接物102の垂直面102Vとのなす
頂点に、45度の方向からレーザー光Pを照射して、頂
点部に直径り。の溶接痕を設けるものである。
As shown in FIG. 2(a), when the workpiece 102 is placed on top of the workpiece 101 and the workpieces 101 and 102 are fillet welded, the horizontal surface of the workpiece 101 is Laser light P is irradiated from a 45 degree direction to the apex formed by 101P and the vertical surface 102V of the workpiece 102 to create a diameter at the apex. Welding marks are provided.

今、レーザー光Pの焦点か頂点に一致していると、第2
図(b)に図示したように、蒸発物炎Fの方向はレーザ
ー光Pの進行路に一致しく45度の方向)、且つ蒸発物
炎Fの高さか最高となる。
Now, if it matches the focus or apex of the laser beam P, the second
As shown in Figure (b), the direction of the evaporator flame F coincides with the traveling path of the laser beam P (at an angle of 45 degrees), and the height of the evaporator flame F is the highest.

この状態か一番望ましくて溶接品質が最高である。This condition is the most desirable and provides the best welding quality.

そして、第2図(C)のように、焦点が頂点を太き直立
する。なおこのような場合はすみ肉溶接は行われない。
Then, as shown in FIG. 2(C), the focal point becomes thick and upright at the apex. In such cases, fillet welding is not performed.

また、第2図(d)のように、頂点位置に近いL2(L
2<LO>の位置になると、被溶接物101と被溶接物
102との溶接が行われるが、その場合蒸発物炎Fは、
垂直面102■とレーザー光Pの進行路の間で、レーザ
ー光Pの進行路に近寄る方向に傾第2図(e)のように
、レーザー光Pの焦点が頂点を外れて、垂直面102■
側にL2 (L3<Lo )の位置になると、被溶接物
101と被溶接物102との溶接か行われるか、その場
合蒸発牧夫Fは、水平面101Pとレーザー光Pの進行
路の間でレーザー光Pの進行路に近寄る方向に傾く。
In addition, as shown in FIG. 2(d), L2 (L
When the position 2<LO> is reached, welding between the workpiece 101 and the workpiece 102 is performed, but in that case, the vaporized flame F is
Between the vertical plane 102 and the traveling path of the laser beam P, the focus of the laser beam P moves away from the apex as shown in FIG. ■
When the side reaches the position L2 (L3<Lo), welding between the workpiece 101 and the workpiece 102 is performed. In that case, the evaporative herdsman F uses the laser beam between the horizontal plane 101P and the path of the laser beam P. It tilts in a direction approaching the traveling path of the light P.

そして、第2図げ)のように、焦点か頂点を大きくずれ
て、垂直面102■上でL4  (L4 >Lo )の
位置になると、蒸発牧夫Fは垂直面102■に対して直
立する。なお、このような場合はすみ肉溶接は行われな
い。
Then, as shown in Figure 2), when the focal point or apex is greatly shifted and the evaporative herdsman F reaches the position L4 (L4 >Lo) on the vertical plane 102■, the evaporative herdsman F stands upright with respect to the vertical plane 102■. Note that fillet welding is not performed in such cases.

蒸発牧夫Fには上述のような性質があるので、本発明に
係わる光センサ50と検出部60で蒸発牧夫Fを観察す
ると、レーザー光Pの焦点が被溶接物の頂点に一致して
いる場合は、第3図(a)に図示したように、蒸発牧夫
Fは最高で且つその方向はレーザー光Pの進行路に一致
している。
Since the evaporative herdsman F has the above-mentioned properties, when the evaporated herdsman F is observed using the optical sensor 50 and the detection unit 60 according to the present invention, if the focus of the laser beam P coincides with the apex of the object to be welded, As shown in FIG. 3(a), the evaporation herdsman F is the highest and its direction coincides with the traveling path of the laser beam P.

したがって、平行配置素子55−1と平行配置素子55
−3の受光量が最高で等しい。よって、これらに接続し
た作動増幅器62の出力か零になる。
Therefore, the parallel arrangement element 55-1 and the parallel arrangement element 55
-3 is the highest and the same amount of light is received. Therefore, the output of the operational amplifier 62 connected to these becomes zero.

またこの場合には、垂直配置素子55−2と垂直配置素
子55−4の受光量が最高で等しい。よって、これらに
接続した作動増幅器61の出力が零となる。
Further, in this case, the amounts of light received by the vertically arranged element 55-2 and the vertically arranged element 55-4 are equal at most. Therefore, the output of the operational amplifier 61 connected to these becomes zero.

焦点か被溶接物の頂点に一致していない場合は、第3図
Tb)に図示したように、蒸発牧夫F、か小さくて、そ
の方向はレーザー光Pの進行路に一致している。
If the focal point does not coincide with the apex of the workpiece, as shown in FIG. 3Tb), the evaporating herdsman F is small and its direction coincides with the traveling path of the laser beam P.

したかって、平行配置素子55−1と平行配置素子55
−3の受光量に差が生じ、これらに接続した作動増幅器
62から出力電圧か出力され表示器に表示される。よっ
て焦点合わせを実施できる。
Therefore, the parallel arrangement element 55-1 and the parallel arrangement element 55
A difference occurs in the amount of light received by -3, and an output voltage is output from the operational amplifier 62 connected to these and displayed on the display. Therefore, focusing can be performed.

なお、この場合には垂直配置素子55−2.55−4の
受光量が等しいのて作動増幅器61の出力は零である。
In this case, since the amounts of light received by the vertically arranged elements 55-2 and 55-4 are equal, the output of the operational amplifier 61 is zero.

また、レーザー光Pが第2図(d)のような位置に投射
され、且つ焦点かほぼ一致していると、第3図fc)に
図示したように、蒸発牧夫Fはほぼ最高の高さであるか
、その方向か垂直配置素子55−4側に偏っている。
Furthermore, if the laser beam P is projected at the position shown in Figure 2(d) and the focal points are almost the same, the evaporative herdsman F will be at almost the highest height as shown in Figure 3fc). Or, the direction is biased towards the vertically arranged element 55-4.

したがって作動増幅器61には、垂直配置素子55−4
側に高い出力電圧か出力されて、表示器に表示される。
Therefore, the operational amplifier 61 includes vertically arranged elements 55-4
A high output voltage is output to the side and displayed on the display.

よって、レーザー光Pの投射位置調整を実施できる。Therefore, the projection position of the laser beam P can be adjusted.

また、レーザー光Pか第2図(e)のような位置に投射
され、且つ焦点合わせか悪いと、第3図(d)に図示し
たように、蒸発牧夫F2か小さくなるとともに、その方
向か垂直配置素子55−2側に偏っている。
Furthermore, if the laser beam P is projected at the position shown in Figure 2(e) and the focusing is poor, the evaporating herdsman F2 will become smaller and move in that direction, as shown in Figure 3(d). It is biased toward the vertically arranged element 55-2 side.

したかって作動増幅器61には、垂直配置素子55−2
側に高い出力電圧か出力されて、表示器に表示される。
Therefore, the operational amplifier 61 includes the vertically arranged element 55-2.
A high output voltage is output to the side and displayed on the display.

また、平行配置素子55−1.55−3に接続した作動
増幅器62にも、出力電圧が出力され、表示器に表示さ
れるので、焦点合わせを実施できる。
Furthermore, since the output voltage is also output to the operational amplifier 62 connected to the parallel arrangement element 55-1, 55-3 and displayed on the display, focusing can be performed.

なお、すみ肉溶接についてその作用を説明したが、本発
明のレーザー溶接装置は、突き合わせ溶接に適用して、
すみ肉溶接とほぼ同様の効果を有する。
Although the effect of fillet welding has been explained, the laser welding device of the present invention can be applied to butt welding,
It has almost the same effect as fillet welding.

〔発明の効果) 以上説明したように本発明は、光ダイオード群を有する
光センサて、蒸発牧夫を受光・観測して、レーザー光の
焦点合わせ及び位置合ゎせを行うようにしたことにより
、下記のような優れた効果を有する。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention uses an optical sensor having a group of photodiodes to receive and observe the evaporative herdsman, and focuses and aligns the laser beam. It has the following excellent effects.

即ち、レーザー光源部と集光部との構造特に光学系の構
造か簡単となって、溶接装置が低価格となる。
That is, the structure of the laser light source section and the light condensing section, especially the structure of the optical system, is simplified, and the welding apparatus becomes inexpensive.

また集光部か小形・軽量化されて、焦点合わせ及び位置
合わせ作業か容易で、且つその精度が高くて、溶接品質
か向上する。
In addition, the condensing unit is smaller and lighter, making focusing and positioning operations easier and more accurate, improving welding quality.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の構成図で、 (a)はレーザー光源部、集光部、光センサの構成を示
す図、 (b)は光センサと検出部との接続図、第2図の(a)
、 (b)、 (C)、 (d)、 (e)、げ)は、
すみ肉溶接時の蒸発牧夫の図、 第3図の(a)、 (b)、 (CL (d)は本発明
の詳細な説明する図、 第4図は従来例の構成図、 第5図は他の従来例の構成図、 第6図はさらに他の従来例の構成図である。 図において、 1はレーザー光源、 3.8は集光レンズ、 4はダイクロイックミラー、 9は光ファイバ、 10、 IOBはレーサー光源部、 15はTVカメラ、 16は照明ランプ、    19はビデオモニタ、20
、20Bは集光部、   21はフェルール、50は光
センサ、     51は検出ヘッド、52は対物レン
ズ、 55は光ダイオード群、 55−1.55−3は平行配置素子、 55−2.55−4は垂直配置素子、 60は検出部、 61.62は作動増幅器、 65は表示器、 101、102は被溶接物をそれぞれ示す。
FIG. 1 is a configuration diagram of the present invention, (a) is a diagram showing the configuration of a laser light source section, a condensing section, and an optical sensor, (b) is a connection diagram between an optical sensor and a detection section, and ( a)
, (b), (C), (d), (e), ge) are
A diagram of an evaporative herdsman during fillet welding, Figures 3 (a), (b), (CL) (d) are diagrams explaining the present invention in detail, Figure 4 is a configuration diagram of a conventional example, Figure 5 is a configuration diagram of another conventional example, and FIG. 6 is a configuration diagram of still another conventional example. In the figure, 1 is a laser light source, 3.8 is a condensing lens, 4 is a dichroic mirror, 9 is an optical fiber, 10, IOB is a racer light source, 15 is a TV camera, 16 is a lighting lamp, 19 is a video monitor, 20
, 20B is a condenser, 21 is a ferrule, 50 is an optical sensor, 51 is a detection head, 52 is an objective lens, 55 is a photodiode group, 55-1.55-3 is a parallel arrangement element, 55-2.55- 4 is a vertically arranged element, 60 is a detection section, 61 and 62 are operational amplifiers, 65 is a display device, and 101 and 102 are objects to be welded, respectively.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 光ファイバ(9)にレーザー光(P)を伝送するレーザ
ー光源(1)を内装したレーザー光源部(10)と、 該光ファイバ(9)の先端部に装着され、溶接点に該レ
ーザー光(P)を絞り込む集光部(20)と、該レーザ
ー光(P)に対して平行に配置される一対の平行配置素
子(55−1、55−3)と、該レーザー光(P)に対
して垂直に配置される一対の垂直配置素子(55−2、
55−4)とで受光面が4等分された光ダイオード群(
55)を有し、溶接点で発生する蒸発物炎(F)の真横
方向にセットする光センサ(50)と、 該平行配置素子(55−1、55−3)の出力を入力す
る差動増幅器(62)、該垂直配置素子(55−2、5
5−4)の出力を入力する他の差動増幅器(61)、及
び双方の該作動増幅器(62、61)の出力をそれぞれ
表示する表示器(65)を備えた検出部(60)と、か
らなることを特徴とするレーザー溶接装置。
[Claims] A laser light source section (10) incorporating a laser light source (1) for transmitting laser light (P) to an optical fiber (9); a condensing unit (20) that narrows down the laser beam (P) to a point; a pair of parallel elements (55-1, 55-3) arranged parallel to the laser beam (P); a pair of vertically arranged elements (55-2,
55-4) and a photodiode group (
55) and is set in the direction directly beside the evaporative flame (F) generated at the welding point, and a differential sensor that inputs the output of the parallel arrangement elements (55-1, 55-3). amplifier (62), the vertically arranged elements (55-2, 5
5-4), and a detection unit (60) equipped with a display (65) that displays the outputs of both differential amplifiers (62, 61), respectively; A laser welding device comprising:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018043284A (en) * 2016-09-16 2018-03-22 本田技研工業株式会社 Laser welding method and laser welding device

Cited By (2)

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CN107824965A (en) * 2016-09-16 2018-03-23 本田技研工业株式会社 Method for laser welding and laser soldering device

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