JPH09108865A - レーザ溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、被加工物の表裏両面の被溶接部の
高さに基づいて溶接条件を修正することにより、溶接の
健全性の確保を図る。 【解決手段】 移動手段（２３）が溶接の進行に追従し
て移動し、被溶接部高さ測定手段（２１，２２）が、被
加工物（５）の表面及び裏面に個別に対向して移動手段
に取付けられ、レーザ光の照射された被溶接部（９）の
高さを非接触で測定し、溶接状態判定手段（２５）が、
この被溶接部高さ測定手段による測定結果に基づいて、
被加工物の表面及び裏面の余盛りの有無を判定し、この
判定の結果、表面及び裏面に余盛りが有るとき、溶接良
と判定し、表面及び裏面のいずれかに余盛りが無いと
き、溶接不良と判定するレーザ溶接装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物をレーザ
光にて溶接するレーザ溶接装置に係わり、特に、表裏両
面のビード高さに基づいて溶接条件を修正することによ
り、溶接の健全性を確保し得るレーザ溶接装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、被加工物を溶接する分野では、レ
ーザ光を照射して被加工物を溶接するレーザ溶接装置が
用いられている。図１７はこの種のレーザ溶接装置の構
成を模式的に示すブロック図である。このレーザ溶接装
置では、レーザ発振器１により発振されたレーザ光が２
枚のベンダーミラー２，３を介して加工速度制御装置４
に入射され、加工速度制御装置４内にてベンダーミラー
４₁ を介して集光ミラー（又はレンズ）４₂ に入射さ
れ、集光ミラー４₂ で集光されて被加工物５のレーザ照
射位置６に出射される。レーザ照射位置６にはスポット
が形成される。

【０００３】一方、被加工物５は、溶接される部分の溶
接線７がレーザ照射位置６に位置するように設定されて
いる。レーザ照射位置６は、加工速度制御装置４によ
り、溶接線７に沿って適切な速度で移動される。

【０００４】レーザ照射位置６では、フィラワイヤが適
切な供給速度でワイヤ供給装置８から供給され、このフ
ィラワイヤの補充により、被加工物５に含まれる物質の
蒸発による強度不足や被溶接部９のへこみが阻止されて
いる。

【０００５】また、レーザ照射位置６では、シールドガ
スが適切な流量でシールドガス供給装置１０から吹付け
られ、被加工物の不純物汚染や表面酸化が阻止されてい
る。これら、溶接の進行速度、フィラワイヤ供給速度並
びにシールドガス流量は溶接条件を構成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ようなレーザ溶接装置では、溶接速度やフィラワイヤ供
給速度が不適切な値に設定された場合、図１８に示すよ
うに被溶接部９にてビード１１が貫通せずに裏面に余盛
りがなく、あるいは、図１９に示すようにビード１１が
へこんで表面に余盛りがないといった不健全なビード１
１が形成され、強度不足や亀裂発生などの不良原因とな
る可能性がある。

【０００７】また、シールドガス流量が不適切である
と、ビード１１が荒れて波打った形状となってしまう。
そこで、実際には、被加工物を用い、適切な溶接条件を
見つけるまで実験が繰り返され、実験により得られた溶
接条件によって本番の溶接が行なわれている。

【０００８】しかし、溶接開始時には溶接条件が適切な
値であっても、溶接中、レーザ出力やモードの若干の変
化があると、ビード１１が不良になってしまう。同様
に、長時間運転していると、熱レンズ効果又はその他の
効果によりレーザ照射位置６が若干変化する場合があ
る。

【０００９】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、被加工物の表裏両面の被溶接部の高さに基づいて溶
接条件を修正することにより、溶接の健全性を確保し得
るレーザ溶接装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、レーザ光を被加工物の表面に照射して前記被加工物
を溶接するレーザ溶接装置において、前記溶接の進行に
追従して移動する移動手段と、前記被加工物の表面及び
裏面に個別に対向して前記移動手段に取付けられ、前記
レーザ光の照射された被溶接部の高さを非接触で測定す
る被溶接部高さ測定手段と、この被溶接部高さ測定手段
による測定結果に基づいて、前記被加工物の表面及び裏
面の余盛りの有無を判定し、この判定の結果、前記表面
及び裏面に余盛りが有るとき、溶接良と判定し、前記表
面及び裏面のいずれかに余盛りが無いとき、溶接不良と
判定する溶接状態判定手段とを備えたレーザ溶接装置で
ある。

【００１１】また、請求項２に対応する発明は、請求項
１に対応するレーザ溶接装置において、前記溶接状態判
定手段により溶接不良と判定されたとき、基準の余盛り
高さと前記被溶接部の高さとを比較し、この比較結果に
基づいて、前記溶接の進行速度又はフィラワイヤの供給
速度のいずれかの変更指令を生成する進行／供給変更手
段と、前記進行／供給変更手段により生成される変更指
令に基づいて、前記溶接の進行速度を制御する溶接速度
制御手段と、前記進行／供給変更手段により生成される
変更指令に基づいて、前記フィラワイヤの供給速度を制
御するワイヤ供給制御手段とを備えたレーザ溶接装置で
ある。

【００１２】さらに、請求項３に対応する発明は、請求
項１に対応するレーザ溶接装置において、前記被溶接部
高さ測定手段による測定結果に基づいて、前記被溶接部
の高さの変化が所定の粗さ許容範囲にあるか否かを判定
し、前記被溶接部の高さの変化が前記粗さ許容範囲に無
いと判定したとき、シールドガス減少指令を生成する粗
さ判定手段と、前記粗さ判定手段により生成されるシー
ルドガス減少指令に基づいて、シールドガス流量を減少
させるシールドガス流量制御手段とを備えたレーザ溶接
装置である。

【００１３】また、請求項４に対応する発明は、請求項
１に対応するレーザ溶接装置において、前記溶接の進行
に追従して移動する追従移動部を有し、且つ前記被加工
物の裏面に対向するように前記追従移動部に取付けられ
て前記溶接の進行とは略直交する方向に往復する往復部
を有する直交往復追従手段と、この直交往復追従手段の
往復部に取付けられ、被溶接部の高さを非接触で測定す
る往復測定手段と、この往復測定手段により測定された
被溶接部の高さと前記往復部の位置との対応関係が変化
したか否かを判定し、前記判定の結果、前記対応関係に
変化があるとき、この対応関係の変化に対応して前記レ
ーザ光の照射位置を修正するための照射位置修正信号を
出力する照射位置修正手段とを備えたレーザ溶接装置で
ある。

【００１４】さらに、請求項５に対応する発明は、レー
ザ光を被加工物の表面に照射して前記被加工物を溶接す
るレーザ溶接装置において、前記溶接の進行に追従して
移動する移動手段と、前記被加工物の表面及び裏面に個
別に対向して前記移動手段に取付けられ、前記レーザ光
の照射された被溶接部の高さを非接触で測定する被溶接
部高さ測定手段と、この被溶接部高さ測定手段による測
定結果に基づいて、前記被加工物の表面及び裏面の余盛
りの有無を判定し、この判定の結果、前記表面及び裏面
に余盛りが有るとき、溶接良と判定し、前記表面及び裏
面のいずれかに余盛りが無いとき、溶接不良と判定する
溶接状態判定手段と、この溶接状態判定手段により溶接
不良と判定されたとき、基準の余盛り高さと前記被溶接
部の高さとを比較し、この比較結果に基づいて、前記溶
接の進行速度又はフィラワイヤの供給速度のいずれかの
変更指令を生成する進行／供給変更手段と、この進行／
供給変更手段により生成される変更指令に基づいて、前
記溶接の進行速度を制御する溶接速度制御手段と、前記
進行／供給変更手段により生成される変更指令に基づい
て、前記フィラワイヤの供給速度を制御するワイヤ供給
制御手段と、前記被溶接部高さ測定手段による測定結果
に基づいて、前記被溶接部の高さの変化が所定の粗さ許
容範囲にあるか否かを判定し、前記被溶接部の高さの変
化が前記粗さ許容範囲に無いと判定したとき、シールド
ガス減少指令を生成する粗さ判定手段と、前記粗さ判定
手段により生成されるシールドガス減少指令に基づい
て、シールドガス流量を減少させるシールドガス流量制
御手段と、前記溶接の進行に追従して移動する追従移動
部を有し、且つ前記被加工物の裏面に対向するように前
記追従移動部に取付けられて前記溶接の進行とは略直交
する方向に往復する往復部を有する直交往復追従手段
と、この直交往復追従手段の往復部に取付けられ、被溶
接部の高さを非接触で測定する往復測定手段と、この往
復測定手段により測定された被溶接部の高さと前記往復
部の位置との対応関係が変化したか否かを判定し、前記
判定の結果、前記対応関係に変化があるとき、この対応
関係の変化に対応して前記レーザ光の照射位置を修正す
るための照射位置修正信号を出力する照射位置修正手段
と、前記照射位置修正手段、前記進行／供給変更手段及
び前記シールドガス流量制御手段の順に優先的に処理を
実行させる総合制御手段とを備えたレーザ溶接装置であ
る。

【００１５】従って、請求項１に対応する発明は以上の
ような手段を講じたことにより、移動手段が溶接の進行
に追従して移動し、被溶接部高さ測定手段が、被加工物
の表面及び裏面に個別に対向して移動手段に取付けら
れ、レーザ光の照射された被溶接部の高さを非接触で測
定し、溶接状態判定手段が、この被溶接部高さ測定手段
による測定結果に基づいて、被加工物の表面及び裏面の
余盛りの有無を判定し、この判定の結果、表面及び裏面
に余盛りが有るとき、溶接良と判定し、表面及び裏面の
いずれかに余盛りが無いとき、溶接不良と判定するの
で、被加工物の表裏両面の被溶接部の高さに基づいて溶
接条件を修正することにより、溶接の健全性を確保する
ことができる。

【００１６】また、請求項２に対応する発明は、進行／
供給変更手段が、溶接状態判定手段により溶接不良と判
定されたとき、基準の余盛り高さと被溶接部の高さとを
比較し、この比較結果に基づいて、溶接の進行速度又は
フィラワイヤの供給速度のいずれかの変更指令を生成
し、溶接速度制御手段が、進行／供給変更手段により生
成される変更指令に基づいて、溶接の進行速度を制御
し、ワイヤ供給制御手段が、進行／供給変更手段により
生成される変更指令に基づいて、フィラワイヤの供給速
度を制御するので、請求項１に対応する作用と同様の作
用に加え、容易且つ確実に実施することができる。

【００１７】さらに、請求項３に対応する発明は、粗さ
判定手段が、被溶接部高さ測定手段による測定結果に基
づいて、被溶接部の高さの変化が所定の粗さ許容範囲に
あるか否かを判定し、被溶接部の高さの変化が粗さ許容
範囲に無いと判定したとき、シールドガス減少指令を生
成し、シールドガス流量制御手段が、粗さ判定手段によ
り生成されるシールドガス減少指令に基づいて、シール
ドガス流量を減少させるので、請求項１に対応する作用
と同様の作用に加え、被溶接部の粗さを小さくさせるこ
とができる。

【００１８】また、請求項４に対応する発明は、溶接の
進行に追従して移動する追従移動部を有し、且つ被加工
物の裏面に対向するように追従移動部に取付けられて溶
接の進行とは略直交する方向に往復する往復部を有する
直交往復追従手段を設け、往復測定手段が、この直交往
復追従手段の往復部に取付けられ、被溶接部の高さを非
接触で測定し、照射位置修正手段が、この往復測定手段
により測定された被溶接部の高さと往復部の位置との対
応関係が変化したか否かを判定し、判定の結果、対応関
係に変化があるとき、この対応関係の変化に対応してレ
ーザ光の照射位置を修正するための照射位置修正信号を
出力するので、請求項１に対応する作用と同様の作用に
加え、レーザ光の照射位置のずれをなくすことができ
る。

【００１９】さらに、請求項５に対応する発明は、請求
項１乃至請求項４に対応する各手段を備えた構造に加
え、総合制御手段が、照射位置修正手段、進行／供給変
更手段及びシールドガス流量制御手段の順に優先的に処
理を実行させるので、被加工物の表裏両面の被溶接部の
高さに基づいて、照射位置、表裏両面の余盛り及びビー
ドの粗さという順に溶接条件を修正でき、もって効率良
く、溶接の健全性を確保することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の
実施の形態に係るレーザ溶接装置の構成を模式的に示す
ブロック図であり、図１７と同一部分には同一符号を付
してその詳しい説明は省略し、ここでは異なる部分につ
いてのみ述べる。

【００２１】すなわち、本実施の形態装置は、表裏両面
のビード高さに基づいて溶接条件を修正することによ
り、溶接の健全性の確保を図るものであり、具体的には
図１に示すように、上側及び下側非接触変位計２１，２
２を保持して溶接の進行方向に沿って移動させる移動装
置２３と、移動装置２３に保持され、被加工物５の溶接
線に対して上側及び下側に個別に対向配置された上側及
び下側非接触変位計２１，２２と、各非接触変位計２
１，２２の電圧信号を対応する非接触変位計２１，２２
と被加工物５との距離に変換する変換装置２４と、変換
装置による変換結果に基づいてビードの良、不良の別を
判断する判定装置２５とを備えている。

【００２２】ここで、移動装置２３は、図２の正面図に
示すように、上側及び下側に設けられたアーム２３ａ，
２３ｂにより略コの字型に形成されて該アーム２３ａ，
２３ｂの両先端部に個別に上側及び下側非接触変位計２
１，２２を保持し、両アーム２３ａ，２３ｂを被加工物
５のレーザ照射位置６の進行に追従して移動させる機能
をもっている。ここで、レーザ照射位置６の進行は、溶
接線７に沿った溶接の進行を意味している。

【００２３】上側非接触変位計２１は、移動装置２３に
おける上側のアーム２３ａの先端部に取付けられ、被加
工物５の表面の溶接線７（又は溶接後のビード１１）ま
での距離を非接触で計測し、計測結果を示す電圧信号を
変換装置２４に与えるものである。

【００２４】下側非接触変位計２２は、移動装置２３に
おける下側のアーム２３ｂの先端部に取付けられ、被加
工物５の裏面の溶接線７（又は溶接後のビード１１）ま
での距離を非接触で計測し、計測結果を示す電圧信号を
変換装置２４に与えるものである。

【００２５】変換装置２４は、各非接触変位計２１，２
２から逐次個別に与えられる電圧信号を、図３及び図４
に示すように、該当する非接触変位計２１，２２と被加
工物５の溶接後のビード１１との間の距離３１，３２に
変換し、変換結果を溶接開始点からの移動距離に対応さ
せて判定装置２５に与える機能をもっている。なお、図
３中、値が一定の直線は、該当する非接触変位計２１，
２２と被加工物５の溶接前の溶接線７との間の距離３０
を示している。

【００２６】判定装置２５は、変換装置２４から受ける
変換結果に基づいて、図３及び図４に示すように、溶接
後の被加工物５と非接触変位計２１，２２との間の距離
（ビード高さに対応）３１，３２と、溶接前の被加工物
５と非接触変位計２１，２２との間の距離３０とを比較
し、被加工物５の表裏両面について余盛り３３，３４の
有無を判定し、表裏両面に余盛り３３，３４が有ると
き、当該ビード１１を良と判定し、表裏両面のいずれか
片面に余盛り３３，３４が無いとき、当該ビード１１を
不良と判定する機能をもっている。

【００２７】次に、このようなレーザ溶接装置の動作を
説明する。いま、溶接の開始前である。上側及び下側非
接触変位計２１，２２は、夫々被加工物５の溶接線７ま
での距離を非接触で計測し、計測結果を示す電圧信号を
変換装置２４に与える。

【００２８】変換装置２４は、この電圧信号を各非接触
変位計２１，２２と被加工物５との間の距離３０に変換
し、変換結果を判定装置２５に与える。なお、この溶接
前における各非接触変位計２１，２２と被加工物５との
間の距離３０は、ビード高さが零の値と等価である。

【００２９】判定装置２５は、この変換結果を溶接前の
被加工物５と各非接触変位計２１，２２との間の距離３
０として記憶する。これにより、溶接を開始するための
準備が完了する。

【００３０】次に、溶接を開始する。前述した通り、レ
ーザ発振器１にて生成されたレーザ光が加工速度制御装
置４を介して被加工物５の溶接線７に照射される。被加
工物５は、レーザ照射によって溶接されると共に、ビー
ド１１が生成される。また、加工速度制御装置４は、レ
ーザ照射位置６を溶接線７に沿って移動させる。

【００３１】移動装置２３はこのレーザ照射位置６の移
動に追従させて各非接触変位計２１，２２を移動させ
る。各非接触変位計２１，２２は、生成されたビード１
１と自己の非接触変位計２１，２２との距離を計測し、
計測結果を夫々電圧信号として変換装置２４に与える。

【００３２】変換装置２４は、各電圧信号を受けると、
該当する非接触変位計２１，２２と被加工物５との間の
距離３１，３２に変換し、変換結果を溶接開始点からの
移動距離に対応させて判定装置２５に与える。

【００３３】判定装置２５は、この変換結果に基づい
て、ビード高さと、溶接前の被加工物５と上側及び下側
非接触変位計２１，２２との間の距離とを比較し、被加
工物５の表裏両面について余盛り３３，３４の有無を判
定し、表裏両面に余盛り３３，３４が有るとき、当該ビ
ード１１を良と判定し、表裏両面のいずれか片面に余盛
り３３，３４が無いとき、当該ビード１１を不良と判定
する。なお、図５に示す如き、ビード１１が被加工面と
一致することはあり得ないため、下側非接触変位計２２
から被加工物５の裏面までの距離３２が溶接前の距離３
０と変化がなければ、ビード１１が未貫通であり、不良
と判定する。

【００３４】上述したように第１の実施の形態によれ
ば、移動装置２３が溶接の進行に追従して移動し、上側
及び下側非接触変位計２１，２２が、被加工物５の表面
及び裏面に個別に対向して移動装置２３に取付けられ、
レーザ光の照射されてなるビード１１の高さを非接触で
測定し、判定装置２５が、上側及び下側非接触変位計２
１，２２による測定結果に基づいて変換装置２４を介し
て、被加工物５の表面及び裏面の余盛り３３，３４の有
無を判定し、この判定の結果、表面及び裏面に余盛り３
３，３４が有るとき、ビード１１（溶接）良と判定し、
表面及び裏面のいずれかに余盛り３３，３４が無いと
き、ビード１１（溶接）不良と判定するので、被加工物
の表裏両面の被溶接部の高さに基づいて溶接条件を修正
することにより、溶接の健全性を確保することができ
る。

【００３５】次に、本発明の第２の実施の形態に係るレ
ーザ溶接装置について説明する。図６はこのレーザ溶接
装置の構成を模式的に示すブロック図であり、図１と同
一部分には同一符号を付し、ほぼ同一部分にはａの添字
を付してその詳しい説明は省略し、ここでは異なる部分
についてのみ述べる。

【００３６】すなわち、本実施の形態装置は、第１の実
施形態の拡張構成であり、図６に示すように、判定装置
２５の機能に加え、“不良”を示す判定結果のときにこ
の判定結果と余盛り３３，３４の高さとを送出する機能
の付加された判定装置２５ａと、判定装置２５ａから判
定結果と余盛り３３，３４の高さとを受けたとき、この
余盛り３３，３４の高さに基づいて溶接条件を変更する
制御判断装置４１と、加工速度制御装置の機能に加え、
制御判断装置４１による変更内容に基づいて溶接の進行
速度を制御する機能の付加された加工速度制御装置４ａ
と、制御判断装置４１による変更内容に基づいてフィラ
ワイヤの供給速度を制御するワイヤ速度制御装置４２と
を備えている。

【００３７】ここで、制御判断装置４１は、予め余盛り
高さの基準値が設定されており、判定装置２５ａにより
ビード１１が不良と判定されたとき、この余盛り高さの
基準値と、判定装置２５ａから受ける余盛り３３，３４
の高さとを比較して両者の大小関係を求め、この大小関
係に従って加工速度制御装置４ａ又はワイヤ速度制御装
置４２に制御内容の変更指令を送出する機能をもってい
る。

【００３８】具体的には、制御判断装置４１は、両者の
大小関係に従い、次の（Ａ）〜（Ｄ）の処理のいずれか
を実行する。 （Ａ）図７に示すように、被加工物５の裏面に基準値４
３以下の余盛り３４があり、表面に余盛り３３がないと
き、フィラワイヤの供給速度を増すように変更指令をワ
イヤ速度制御装置４２に送出する。 （Ｂ）図８に示すように、被加工物５の裏面に基準値４
３以上の余盛り３４があり、表面に余盛り３３がないと
き、加工速度を早めるように変更指令を加工速度制御装
置４ａに送出する。 （Ｃ）図９に示すように、被加工物５の裏面に余盛り３
４がなく、表面に基準値４３以上の余盛り３３があると
き、フィラワイヤ供給速度を遅くするように変更指令を
ワイヤ速度制御装置４２に送出する。 （Ｄ）図１０に示すように、被加工物５の裏面に余盛り
３４がなく、表面に基準値４３以下の余盛り３３がある
とき、加工速度を遅くするように変更指令を加工速度制
御装置４ａに送出する。

【００３９】なお、被加工物５の表裏両面に余盛り３
３，３４のない場合はあり得ない。よって、制御判断装
置４１は、（Ａ）〜（Ｄ）のいずれかの処理を選択的に
実行する。また、加工速度、フィラワイヤとも制御可能
な範囲を越えると、溶接不可能と判断する。

【００４０】上述したように第２の実施の形態によれ
ば、制御判断装置４１が、判定装置２５ａにより溶接不
良と判定されたとき、基準の余盛り高さと被溶接部の高
さとを比較し、この比較結果に基づいて、溶接の進行速
度又はフィラワイヤの供給速度のいずれかの変更指令を
生成し、加工速度制御装置４が、制御判断装置４１によ
り生成される変更指令に基づいて、溶接の進行速度を制
御し、ワイヤ速度制御装置４２が、制御判断装置４１に
より生成される変更指令に基づいて、フィラワイヤの供
給速度を制御するので、第１の実施形態の効果に加え、
容易且つ確実に実施することができる。

【００４１】次に、本発明の第３の実施の形態に係るレ
ーザ溶接装置について説明する。図１１はこのレーザ溶
接装置の構成を模式的に示すブロック図であり、図１と
同一部分には同一符号を付し、ほぼ同一部分にはｂの添
字を付してその詳しい説明は省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。

【００４２】すなわち、本実施の形態装置は、第１の実
施形態の拡張構成であり、図１１に示すように、変換装
置２４の機能に加え、変換結果を溶接開始点からの移動
距離に対応させて粗さ判定装置５１に送出する機能の付
加された変換装置２４ｂと、この変換装置２４ｂから受
ける変換結果に基づいてビード１１の高さの変化が所定
の粗さ許容範囲にあるか否かを判定する粗さ判定装置５
１と、粗さ判定装置５１による判定の結果、ビード１１
の高さの変化が粗さ許容範囲に無いとき、シールドガス
の流量を減少させるように制御するシールドガス流量制
御装置５２と、このシールドガス流量制御装置５２によ
り制御されてシールドガスを被加工物５のレーザ照射位
置６に供給するシールドガス供給装置５３とを備えてい
る。

【００４３】従って、溶接の進行中、変換装置２４ｂ
は、逐次、上側の非接触変位計２１と被加工物５との距
離３１を粗さ判定装置５１に送出する。粗さ判定装置５
１は、図１２に示すように、この距離３１を所定の移動
範囲５３毎に抽出して当該距離３１の最大値と最小値と
の差分（粗さ）を求め、この差分について粗さ許容範囲
５４を越えたか否かを判定し、粗さ許容範囲５４を越え
ると、シールドガス減少指令をシールドガス流量制御装
置５２に送出し、シールドガス供給装置５３から供給さ
れるシールドガス流量を減少させる。

【００４４】これにより、ビード形状を荒らさないよう
に適正にシールドガス流量を制御することができる。上
述したように第３の実施の形態によれば、粗さ判定装置
５１が、上側非接触変位計２１による測定結果に基づい
て変換装置２４ｂを介して、ビード１１の高さ（３１）
の変化が所定の粗さ許容範囲５４にあるか否かを判定
し、ビード１１の高さの変化が粗さ許容範囲５４に無い
と判定したとき、シールドガス減少指令を生成し、シー
ルドガス流量制御装置５２が、粗さ判定装置５１により
生成されるシールドガス減少指令に基づいて、シールド
ガス流量を減少させるので、第１の実施形態の効果に加
え、ビード１１の粗さを小さくさせることができる。

【００４５】次に、本発明の第４の実施の形態に係るレ
ーザ溶接装置について説明する。図１３はこのレーザ溶
接装置の構成を模式的に示すブロック図であり、図１４
はその一部を示す正面図であって、図１と同一部分には
同一符号を付してその詳しい説明は省略し、ここでは異
なる部分についてのみ述べる。

【００４６】すなわち、本実施の形態装置は、第１の実
施形態の拡張構成であり、図１３及び図１４に示すよう
に、溶接の進行に追従して移動する追従移動部６１を有
し、被加工物５の裏面に対向するように追従移動部６１
に取付けられて溶接の進行とは略直交する方向に往復す
る往復部６２とからなる直交往復追従装置６３と、この
直交往復追従装置６３の往復部６２に取付けられ、ビー
ド１１の高さを非接触で測定する非接触変位計６４と、
この非接触変位計６４により測定されたビード１１の高
さと往復部６２の位置との対応関係が変化したか否かを
判定し、対応関係が変化したと判定されたとき、この対
応関係の変化に対応してレーザ照射位置６を修正するた
めの照射位置修正信号を加工速度制御装置４に出力する
照射位置修正装置６５とを備えている。

【００４７】従って、直交往復追従装置６３は、往復部
６２を進行方向とは略直交する方向に往復させながら溶
接の進行に追従して移動する。非接触変位計６４は、溶
接の進行に追従してビード１１の下側を往復すると共
に、被加工物５の裏面との距離３２に対応して電圧信号
を発生し、電圧信号を照射位置修正装置６５に送出す
る。

【００４８】照射位置修正装置６５は、この電圧信号に
基づいて、ビード１１の下方における略直交方向（幅方
向）の位置とビード高さとの関係を図１５に示すように
表し、ビード高さが最も高い点をレーザ照射位置６とす
る。次に、照射位置修正装置６５は、そのレーザ照射位
置６が予め設定された位置と変化があるか否かを比較判
定し、レーザ照射位置６に変化があれば、集光系レン
ズ、ミラー類のビード幅方向位置を修正するように照射
位置修正信号を加工速度制御装置４に送出する。

【００４９】これにより、レーザ照射位置６を修正し、
もって、信頼性を向上させることができる。なお、熱レ
ンズ効果などによるレーザ照射位置６のずれは急激には
発生せず、時間と共に徐々に発生する。本実施の形態装
置は、リアルタイムでは追従しないが、徐々に発生する
位置ずれには十分に対処することができる。

【００５０】上述したように第４の実施の形態によれ
ば、溶接の進行に追従して移動する追従移動部６１を有
し、且つ被加工物５の裏面に対向するように追従移動部
６１に取付けられて溶接の進行とは略直交する方向に往
復する往復部６２を有する直交往復追従装置６３を設
け、非接触変位計６４が、この直交往復追従装置６３の
往復部６２に取付けられ、ビード１１の高さを非接触で
測定し、照射位置修正装置６５が、この非接触変位計６
４により測定されたビード１１の高さと往復部６２の位
置との対応関係が変化したか否かを判定し、判定の結
果、対応関係に変化があるとき、この対応関係の変化に
対応してレーザ照射位置６を修正するための照射位置修
正信号を出力するので、第１の実施形態の効果に加え、
レーザ照射位置６のずれをなくすことができる。

【００５１】次に、本発明の第５の実施の形態に係るレ
ーザ溶接装置について説明する。図１６はこのレーザ溶
接装置の構成を模式的に示すブロック図であり、図１、
図６、図１１、図１３及び図１４と同一部分には同一符
号を付してその詳しい説明は省略し、ここでは異なる部
分に付いてのみ述べる。

【００５２】すなわち、本実施の形態装置は、第２乃至
第４の実施形態の構成を有し、且つ各実施形態の構成に
よる処理を優先度を付けて整合させたものであり、具体
的には図１６に示すように、判定装置２５ａ、粗さ判定
装置５１及び照射位置修正装置６５から受ける変更指令
を所定の優先度にて対応する制御装置４，４２，５２に
与える総合判定装置７１を備えている。

【００５３】ここで、溶接中、判定装置２５ａ、粗さ判
定装置５１及び照射位置修正装置６５は、判定結果を総
合判定装置７１に送出する。総合判定装置７１は、各判
定結果を監視し、異常の際には、次の順序のステップ
（１）〜（４）により変更指令を出力する。 （１）照射位置修正装置６５から変更指令を受けたか否
かを優先的に判定し、変更指令を受けたとき、この変更
指令を加工速度制御装置４に与える。変更指令を受けな
いとき、（２）に進む。これにより、レーザ照射位置６
にずれがあるか否かを確認でき、ずれがあれば、ずれを
優先的に修正できる。 （２）判定装置２５ａから変更指令を受けたか否かを判
定し、変更指令を受けたとき、この変更指令を対応する
加工速度制御装置４又はワイヤ速度制御装置４２に与え
る。変更指令を受けないとき、（３）に進む。これによ
り、被加工物５の表裏両面に余盛り３３，３４があるか
否かを確認でき、表裏両面のいずれかに余盛り３３，３
４のないとき、前述同様に、溶接の進行速度又はフィラ
ワイヤの供給速度を修正できる。 （３）粗さ判定装置５１から変更指令を受けたか否かを
判定し、変更指令を受けたとき、この変更指令をシール
ドガス流量制御装置５２に与える。これにより、ビード
高さの変化が大であるか否かを確認でき、ビード高さの
変化が大であるとき、前述同様に、シールドガス流量を
減少できる。

【００５４】溶接中、総合判定装置７１は、各変更指令
の有無を継続的に監視し、異常発生のときに前述したス
テップ（１）〜（３）により修正する。これにより、溶
接中、レーザ出力、モード又はレーザ照射位置６が若干
ずれても迅速にビード形状を修正することができ、常に
安定したビード形状を確保することができる。

【００５５】上述したように第５の実施の形態によれ
ば、第１乃至第４の実施形態に対応する各装置を備えた
構造に加え、総合判定装置７１が、照射位置修正装置６
５、制御判断装置４１及びシールドガス流量制御装置５
２の順に優先的に処理を実行させるので、被加工物５の
表裏両面のビード１１の高さに基づいて、レーザ照射位
置６、表裏両面の余盛り３３，３４及びビード１１の粗
さという順に溶接条件を修正でき、もって効率良く、溶
接の健全性を確保することができる。その他、本発明は
その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、移動手段が溶接の進行に追従して移動し、被溶接
部高さ測定手段が、被加工物の表面及び裏面に個別に対
向して移動手段に取付けられ、レーザ光の照射された被
溶接部の高さを非接触で測定し、溶接状態判定手段が、
この被溶接部高さ測定手段による測定結果に基づいて、
被加工物の表面及び裏面の余盛りの有無を判定し、この
判定の結果、表面及び裏面に余盛りが有るとき、溶接良
と判定し、表面及び裏面のいずれかに余盛りが無いと
き、溶接不良と判定するので、被加工物の表裏両面の被
溶接部の高さに基づいて溶接条件を修正することによ
り、溶接の健全性を確保できるレーザ溶接装置を提供で
きる。

【００５７】また、請求項２の発明によれば、進行／供
給変更手段が、溶接状態判定手段により溶接不良と判定
されたとき、基準の余盛り高さと被溶接部の高さとを比
較し、この比較結果に基づいて、溶接の進行速度又はフ
ィラワイヤの供給速度のいずれかの変更指令を生成し、
溶接速度制御手段が、進行／供給変更手段により生成さ
れる変更指令に基づいて、溶接の進行速度を制御し、ワ
イヤ供給制御手段が、進行／供給変更手段により生成さ
れる変更指令に基づいて、フィラワイヤの供給速度を制
御するので、請求項１の効果に加え、容易且つ確実に実
施できるレーザ溶接装置を提供できる。

【００５８】さらに、請求項３の発明によれば、粗さ判
定手段が、被溶接部高さ測定手段による測定結果に基づ
いて、被溶接部の高さの変化が所定の粗さ許容範囲にあ
るか否かを判定し、被溶接部の高さの変化が粗さ許容範
囲に無いと判定したとき、シールドガス減少指令を生成
し、シールドガス流量制御手段が、粗さ判定手段により
生成されるシールドガス減少指令に基づいて、シールド
ガス流量を減少させるので、請求項１の効果に加え、被
溶接部の粗さを小さくできるレーザ溶接装置を提供でき
る。

【００５９】また、請求項４の発明によれば、溶接の進
行に追従して移動する追従移動部を有し、且つ被加工物
の裏面に対向するように追従移動部に取付けられて溶接
の進行とは略直交する方向に往復する往復部を有する直
交往復追従手段を設け、往復測定手段が、この直交往復
追従手段の往復部に取付けられ、被溶接部の高さを非接
触で測定し、照射位置修正手段が、この往復測定手段に
より測定された被溶接部の高さと往復部の位置との対応
関係が変化したか否かを判定し、判定の結果、対応関係
に変化があるとき、この対応関係の変化に対応してレー
ザ光の照射位置を修正するための照射位置修正信号を出
力するので、請求項１の効果に加え、レーザ光の照射位
置のずれをなくすことができるレーザ溶接装置を提供で
きる。

【００６０】さらに、請求項５の発明によれば、請求項
１乃至請求項４に対応する各手段を備えた構造に加え、
総合制御手段が、照射位置修正手段、進行／供給変更手
段及びシールドガス流量制御手段の順に優先的に処理を
実行させるので、被加工物の表裏両面の被溶接部の高さ
に基づいて、照射位置、表裏両面の余盛り及びビードの
粗さという順に溶接条件を修正でき、もって効率良く、
溶接の健全性を確保できるレーザ溶接装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るレーザ溶接装
置の構成を模式的に示すブロック図、

【図２】同実施の形態におけるレーザ溶接装置の構成の
一部を模式的に示す正面図、

【図３】同実施の形態における変換装置の変換内容を説
明するための図、

【図４】同実施の形態における変換装置の変換内容を説
明するための図、

【図５】同実施の形態における判定装置の判定内容を説
明するための図、

【図６】本発明の第２の実施の形態に係るレーザ溶接装
置の構成を模式的に示すブロック図、

【図７】同実施の形態における不良の内容を説明するた
めの図、

【図８】同実施の形態における不良の内容を説明するた
めの図、

【図９】同実施の形態における不良の内容を説明するた
めの図、

【図１０】同実施の形態における不良の内容を説明する
ための図、

【図１１】本発明の第３の実施の形態に係るレーザ溶接
装置の構成を模式的に示すブロック図、

【図１２】同実施の形態における粗さの判定を説明する
ための図、

【図１３】本発明の第４の実施の形態に係るレーザ溶接
装置の構成を模式的に示すブロック図、

【図１４】同実施の形態におけるレーザ溶接装置の構成
の一部を示す正面図、

【図１５】同実施の形態におけるビードの幅方向とビー
ド高さとの関係を示す図、

【図１６】本発明の第５の実施の形態に係るレーザ溶接
装置の構成を模式的に示すブロック図、

【図１７】従来のレーザ溶接装置の構成を模式的に示す
ブロック図、

【図１８】従来の不良の内容を説明するための図、

【図１９】従来の不良の内容を説明するための図。

【符号の説明】

１…レーザ発振器、４，４ａ…加工速度制御装置、５…
被加工物、６…レーザ照射位置、７…溶接線、８…ワイ
ヤ供給装置、９…被溶接部、１０…シールドガス供給装
置、１１…ビード、２１…上側非接触変位計、２２…下
側非接触変位計、２３…移動装置、２４，２４ｂ…変換
装置、２５，２５ａ…判定装置、３０〜３２…距離、３
３，３４…余盛り、４１…制御判断装置、４２…ワイヤ
速度制御装置、５１…粗さ判定装置、５２…シールドガ
ス流量制御装置、５３…シールドガス供給装置、５４…
粗さ許容範囲、６１…追従移動部、６２…往復部、６３
…直交往復追従装置、６４…非接触変位計、６５…照射
位置修正装置、７１…総合判定装置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を被加工物の表面に照射して前
   記被加工物を溶接するレーザ溶接装置において、 前記溶接の進行に追従して移動する移動手段と、 前記被加工物の表面及び裏面に個別に対向して前記移動
   手段に取付けられ、前記レーザ光の照射された被溶接部
   の高さを非接触で測定する被溶接部高さ測定手段と、 この被溶接部高さ測定手段による測定結果に基づいて、
   前記被加工物の表面及び裏面の余盛りの有無を判定し、
   この判定の結果、前記表面及び裏面に余盛りが有ると
   き、溶接良と判定し、前記表面及び裏面のいずれかに余
   盛りが無いとき、溶接不良と判定する溶接状態判定手段
   とを備えたことを特徴とするレーザ溶接装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のレーザ溶接装置におい
   て、 前記溶接状態判定手段により溶接不良と判定されたと
   き、基準の余盛り高さと前記被溶接部の高さとを比較
   し、この比較結果に基づいて、前記溶接の進行速度又は
   フィラワイヤの供給速度のいずれかの変更指令を生成す
   る進行／供給変更手段と、 前記進行／供給変更手段により生成される変更指令に基
   づいて、前記溶接の進行速度を制御する溶接速度制御手
   段と、 前記進行／供給変更手段により生成される変更指令に基
   づいて、前記フィラワイヤの供給速度を制御するワイヤ
   供給制御手段とを備えたことを特徴とするレーザ溶接装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のレーザ溶接装置におい
   て、 前記被溶接部高さ測定手段による測定結果に基づいて、
   前記被溶接部の高さの変化が所定の粗さ許容範囲にある
   か否かを判定し、前記被溶接部の高さの変化が前記粗さ
   許容範囲に無いと判定したとき、シールドガス減少指令
   を生成する粗さ判定手段と、 前記粗さ判定手段により生成されるシールドガス減少指
   令に基づいて、シールドガス流量を減少させるシールド
   ガス流量制御手段とを備えたことを特徴とするレーザ溶
   接装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のレーザ溶接装置におい
   て、 前記溶接の進行に追従して移動する追従移動部を有し、
   且つ前記被加工物の裏面に対向するように前記追従移動
   部に取付けられて前記溶接の進行とは略直交する方向に
   往復する往復部を有する直交往復追従手段と、 この直交往復追従手段の往復部に取付けられ、被溶接部
   の高さを非接触で測定する往復測定手段と、 この往復測定手段により測定された被溶接部の高さと前
   記往復部の位置との対応関係が変化したか否かを判定
   し、前記判定の結果、前記対応関係に変化があるとき、
   この対応関係の変化に対応して前記レーザ光の照射位置
   を修正するための照射位置修正信号を出力する照射位置
   修正手段とを備えたことを特徴とするレーザ溶接装置。
5. 【請求項５】 レーザ光を被加工物の表面に照射して前
   記被加工物を溶接するレーザ溶接装置において、 前記溶接の進行に追従して移動する移動手段と、 前記被加工物の表面及び裏面に個別に対向して前記移動
   手段に取付けられ、前記レーザ光の照射された被溶接部
   の高さを非接触で測定する被溶接部高さ測定手段と、 この被溶接部高さ測定手段による測定結果に基づいて、
   前記被加工物の表面及び裏面の余盛りの有無を判定し、
   この判定の結果、前記表面及び裏面に余盛りが有ると
   き、溶接良と判定し、前記表面及び裏面のいずれかに余
   盛りが無いとき、溶接不良と判定する溶接状態判定手段
   と、 この溶接状態判定手段により溶接不良と判定されたと
   き、基準の余盛り高さと前記被溶接部の高さとを比較
   し、この比較結果に基づいて、前記溶接の進行速度又は
   フィラワイヤの供給速度のいずれかの変更指令を生成す
   る進行／供給変更手段と、 この進行／供給変更手段により生成される変更指令に基
   づいて、前記溶接の進行速度を制御する溶接速度制御手
   段と、 前記進行／供給変更手段により生成される変更指令に基
   づいて、前記フィラワイヤの供給速度を制御するワイヤ
   供給制御手段と、 前記被溶接部高さ測定手段による測定結果に基づいて、
   前記被溶接部の高さの変化が所定の粗さ許容範囲にある
   か否かを判定し、前記被溶接部の高さの変化が前記粗さ
   許容範囲に無いと判定したとき、シールドガス減少指令
   を生成する粗さ判定手段と、 前記粗さ判定手段により生成されるシールドガス減少指
   令に基づいて、シールドガス流量を減少させるシールド
   ガス流量制御手段と、 前記溶接の進行に追従して移動する追従移動部を有し、
   且つ前記被加工物の裏面に対向するように前記追従移動
   部に取付けられて前記溶接の進行とは略直交する方向に
   往復する往復部を有する直交往復追従手段と、 この直交往復追従手段の往復部に取付けられ、被溶接部
   の高さを非接触で測定する往復測定手段と、 この往復測定手段により測定された被溶接部の高さと前
   記往復部の位置との対応関係が変化したか否かを判定
   し、前記判定の結果、前記対応関係に変化があるとき、
   この対応関係の変化に対応して前記レーザ光の照射位置
   を修正するための照射位置修正信号を出力する照射位置
   修正手段と、 前記照射位置修正手段、前記進行／供給変更手段及び前
   記シールドガス流量制御手段の順に優先的に処理を実行
   させる総合制御手段とを備えたことを特徴とすることを
   特徴とするレーザ溶接装置。