JPH10296481A

JPH10296481A - 溶接状態の検査方法

Info

Publication number: JPH10296481A
Application number: JP10043836A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ishihara; 弘一石原; Toshio Kobari; 利雄小播
Original assignee: Sanyo Machine Works Ltd
Current assignee: Sanyo Machine Works Ltd
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1998-02-25
Publication date: 1998-11-10
Anticipated expiration: 2018-02-25
Also published as: JP4187818B2

Abstract

(57)【要約】【課題】板材を突合せ溶接したときのビードの幅から
溶接状態の良否を判定できるようにする。また、板厚差
のある一対のワークの突合せ溶接において、溶接位置の
狙い位置からのズレの有無を判定する。【解決手段】突合せ溶接したワーク１，２の溶接部の
断面プロファイルを光切断法等で測定し、ワーク１，２
の上底面とビード３の表面の断面形状に関する座標デー
タから数値演算によりビード３の実際の幅より小さめの
仮想的な有功ビード幅を算出する。この有効ビード幅が
実際のビード幅と正の相関関係にあることを利用して、
有効ビード幅に基づいてビード３の溶込み等の溶接状態
の良否を判定する。また、板厚差のあるワーク１，２を
突合せ溶接するに際し、ビード３の断面プロファイルの
傾きを測定し、測定した傾き値を予め記録された基準値
と比較することにより、溶接位置のずれの有無を判定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、レーザ溶接やアー
ク溶接により板状の材料を突合せ溶接したときの溶接部
の状態を検査する方法に関する。より詳しくは、溶込み
等の溶接状態の良否を判定する目安となるべき溶接方向
に直交する断面における溶接ビードの有効な幅寸法を求
める方法を提供する。また、本発明は、ビードの断面形
状から溶接位置のズレの有無を判定し、必要に応じて溶
接位置を補正する方法を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】一対のワークをレーザ溶接法やアーク溶
接法で突合せ溶接したときに形成されるビードの形状か
ら溶接状態の良否を判定するための項目には様々なもの
があるが、最も良く知られているものはビード裏側の状
態を観察するものである。これは板状の材料の突合せ溶
接においては、溶接状態の良否を決める特性の最重要な
ものの一つにビードの溶け込み深さがあり、板厚方向へ
の貫通状況を裏面のビードの幅を目視あるいは何らかの
方法で観察をして判定しようとするものである。しか
し、突合せ溶接においては通常は板状のワークを裏面側
からクランプして溶接することから、ビードの裏面を観
察することは同一の工程においては困難な場合が多い。
多くの場合にビードの溶込み深さはビードの幅と正の相
関関係を示すことが知られており、ビードの幅を管理す
ることができれば溶込みの異常を検知することが可能で
あることが類推される。

【０００３】例えば、溶接にレーザを用いる場合、レー
ザ出力が適正値より低出力であるとビードの溶込み深さ
が不十分となるが、この場合にはビードの幅が小さくな
ることが多く、更にはレーザ出力以外にも、レーザ溶接
時に発生するプラズマの影響によるエネルギー損失やト
ーチ角度の不正等による溶接不良などもビードの幅に影
響を及ぼすことが経験的に分かっている。

【０００４】ビード幅の測定にはいろいろな方法が考え
られるが、正確にその値を出すことは容易ではない。例
えば、目視観察や撮影された画像のコントラストにより
ビード幅を得ようとしても、溶接部周辺は変色やスス、
微細粒子等の付着により母材と溶接部の境界が明らかで
はない。よって、断面の形状プロファイルを用いて何ら
かの値を得ようとする試みがなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ビードの溶接方向に直
交する断面の形状は、ビードにスリット光を照射してそ
の反射光を観察する光切断法（特開昭４９−３９４４５
号等）や、スポット光をビードに直角方向に走査させて
距離センサで計測する方法等によって測定することが可
能である。しかし、このようにして測定されたビードの
断面形状から、溶込みと相関関係を持った値としてのビ
ード幅を正確に割り出すことは難しい。

【０００６】すなわち、ワークの表面に形成されたビー
ドの表面は不定形な曲面であって、母材と溶接部の境界
が必ずしも明確ではなく、そのため、ビード幅の両端の
位置を特定することが容易ではなく、ビードの断面形状
を光学的に測定した測定データからビード幅を正確に求
めることが非常に難しい。板厚の異なるワーク同士を突
合せ溶接したときに形成されるビードの表面は、厚板ワ
ークの側から薄板ワークの側へと傾斜する曲面となっ
て、とくにビードの端に近づくに従って傾斜が緩やかに
なるためにビード幅の両端とワークとの境界が非常に不
明確となり、正確なビード幅を求めることが容易でない
場合が多い。そのため、板厚差のあるワーク同士の突合
せ溶接の場合、ビードの溶込み深さ等の溶接状態の良否
判定をビード幅測定によって行うことには、その信頼性
に問題が残されていた。

【０００７】そこで、本発明の一つの目的は、一対のワ
ークを突合せ溶接したときの溶接部について、ビードの
幅に基づき溶接状態の良否を高い信頼度で判定すること
のできる検査方法を提供することにある。

【０００８】ところで、突合せ溶接においては突合せ位
置を正確に溶接することが要求されるため、位置決めピ
ン等を用いて連続生産における突合せ位置の再現を図っ
ている。ところが、実際には位置決めピンの摩耗や変
形、位置決めピンやワークに付着した汚れ等の要因によ
って突合せ位置が物理的に設定位置からずれることも考
えられる。その場合に突合せ位置のズレの程度によって
は溶接不良が発生することがある。

【０００９】従来、アーク溶接においてビード形状を観
察してビードの良否を判定する方法（特開昭４９−３９
４４５号公報）や、レーザ溶接時の形状を観測して不良
発生の場合に再度溶接を行う方法も提案されている（特
公平６−１０２２７５号公報）。しかし、これらの方法
はあくまでも溶接された材料の良否を判定することや矯
正することだけを主目的としている。

【００１０】そこで、本発明の他の目的は、板厚差のあ
るワークの突合せ溶接において、溶接位置が狙い位置か
らずれているかいないかの判定ができる検査方法を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対のワーク
を突合せ溶接したときの溶接方向に直交する断面におけ
るビードの幅と溶込みが正の相関関係にあることを前提
として、ビードの幅に基づいて溶接状態の良否を判定す
る検査方法であって、溶接部の溶接方向に直交する断面
の形状プロファイルを測定し、ワークの上底面を含む平
面の座標データと、ビードの表面を表す形状曲線の座標
データとに基づいて、溶込みに対応する有効なビード幅
を数値演算処理により算出するようにしたものである。

【００１２】具体的には、ビードの断面形状に応じて溶
込みに対応する有効ビード幅を次のように定義付けす
る。これらの３つの定義付けは、材料や溶接条件によっ
て決まるビードの形状に応じて使い分けてもよく、ある
いは、形状データから判断してその場合に最も適した方
法を自動的に選ぶようなソフトウエアを検査装置内に導
入することもできる。

【００１３】各ワークの上底面からビード側に所定の
マージン分だけ離れた位置に各ワークの上底面と平行な
仮想平面を設定し、各仮想平面とビードの表面を表す形
状曲線との交点を有効ビード幅の両端とする。

【００１４】ビードの形状曲線が厚板ワーク側で最も
大きく変化する点（変曲点）と薄板ワーク側で最も大き
く変化する点（変曲点）とを結ぶ直線の延長線が、各ワ
ークの上底面を含む平面と交わる点を有効ビード幅の両
端とする。

【００１５】ビードの形状曲線の傾きが厚板ワーク側
で最も大きく変化する点（変曲点）に接する直線と厚板
ワーク上底面を含む平面との交点と、ビードの形状曲線
の傾きが薄板ワーク側で最も大きく変化する点（変曲
点）に接する直線と薄板ワーク上底面を含む平面との交
点を有効ビード幅の両端とする。

【００１６】上の、において、変曲点は形状曲線の
二次微分が０となる点として求めることができる。ただ
し、実際の溶接では、突合せギャップの大きさにより時
として薄板側にアンダーフィルが生じることがある。そ
の場合には薄板寄りの変曲点を取るよりもアンダーフィ
ルの最下点すなわち形状曲線の一次微分が０となる点を
採用した方が実際のビード幅に近いことがある。それゆ
え、薄板側に関しては、アンダーフィルの有無および程
度に応じて、上記変曲点を用いて得られた交点か、アン
ダーフィルの最下点かを、選択的に採用するようにして
もよい。かかる選択は、制御プログラムのソフトウエア
上の処理として自動的に実行できる事項である。

【００１７】このような定義付けに従う有効ビード幅
は、実際のビード幅より若干小さくなるのが通常である
が、実際のビード幅と正の相関関係にある。したがっ
て、この有効ビード幅から溶込み等の溶接状態の良否を
高い信頼度でもって判定することができる。

【００１８】また、本発明は、ビードの断面プロファイ
ルを観測し、その変化の傾向を分析することによって、
溶接位置のズレの有無を判定するものであり、さらに、
ずれていた場合には溶接位置を補正することができるよ
うにしたものである。板厚に差のある平板状ワークを突
合せ溶接した場合には、突合せ位置と加熱位置（溶接位
置）の相対位置関係により、ビードの断面プロファイル
に差異が生ずる。すなわち、溶接位置が適正と考えられ
る狙い位置より厚板ワーク側にずれている場合と、逆に
薄板ワーク側にずれている場合とでは、ビードの断面形
状に傾向的な変化が現れる。その傾向を予め計測し分析
したデータを記録しておき、溶接中あるいは溶接直後に
測定した断面プロファイルと照合することで、溶接位置
が狙い位置からずれているか否か、もしずれているなら
ば厚板ワーク側か薄板ワーク側か（ズレの向き）、さら
に、どの程度ずれているか（ズレの量）を判定して、溶
接位置の移動（熱源あるいはワークの移動）を制御して
いる装置にフィードバックする。補正後もさらに観察を
続けてゆけば、補正を繰り返すことによってさらに正確
な位置に補正されることとなる。

【００１９】ここで、ビードの断面プロファイルの測定
は、ビードにスリット光を照射する光切断法や、ビード
に幅方向にスポット光を走査させるスキャン測距法等で
行うことができる。そして、プロファイルの照合の一手
段としては、ビードの断面プロファイルを表す座標デー
タを求め、この座標データに基づいて断面プロファイル
の所定の領域における傾きを求め、この傾きを基準プロ
ファイルにおける傾きと比較することが挙げられる。

【００２０】また、溶接方向に連続した複数箇所で測定
されたビードの断面プロファイルの傾向的変化の有無に
基づいて溶接位置のずれの有無を判断するようにすれ
ば、ゴミ等が原因で突発的にビードが変形したとき、溶
接位置がずれていないにも拘わらず位置補正をかけると
いった不具合を防止することができる。

【００２１】最初にティーチングにより適正な狙い位置
をインプットしておく場合でも、例えば熱膨張などの外
的要因によって溶接位置が狙い位置からずれることがあ
り得るため、次回以降の溶接に際し、本発明により溶接
位置の狙い位置からのズレの有無を確認し、必要とあれ
ば補正を行うようにすれば、一層正確な溶接品質が保証
される。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１に、厚さの異なる一対の板状
のワーク１，２を突合せ溶接したときのビード３を含む
溶接部の断面を示す。この場合、ワーク１，２の上底面
１ａ，２ａ側から例えばレーザ溶接により突合せ溶接し
たもので、溶接方向は紙面に垂直な方向である。符号Ｔ
は板厚差を表している。ビード３の紙面の上側の表面は
厚板ワーク１側から薄板ワーク２側に向かって下り勾配
の不定形な曲面を呈しており、ビード３の実際の幅を特
定することが難しい。

【００２３】そこで、光切断法等によりビード３を含む
溶接部の断面プロファイルを測定して各ワーク１，２の
上底面１ａ，２ａを含む平面の座標データと、ビード表
面の形状曲線の座標データを得、これらの座標データに
基づいて数値演算処理により仮想的な有効ビード幅を算
出する。その際、溶接部の断面プロファイルの大まかな
特徴によって上述の３通りの定義付けのうち適当なもの
を選択して適用する。すなわち、ビード３の表面の断面
形状は、例えばレーザ溶接の場合には溶接の熱源である
レーザ光等の入熱量やワーク材質、板厚差Ｔの大小等の
様々な溶接条件で変わり、通常、図２に示すようにビー
ド断面の傾斜部分がやや直線的になる傾向のものと、図
３や図４に示すようにビード断面の傾斜部分が直線的で
なく上部と下部で大きく変化する傾向のものに大別され
る。図２のような断面形状の場合にはの定義付けに従
い有効ビード幅を求め、図３、図４のような断面形状の
場合にはまたはの定義付けに従って有効ビード幅を
求める。

【００２４】図２はワーク１，２の上底面１ａ，２ａと
平行な方向すなわちビード３の幅方向をＹ軸、上底面１
ａ，２ａに垂直な方向すなわちビードの深さ方向をＺ軸
として溶接部の断面プロファイルを図示したものであ
る。同図において、ビード３の表面を表す形状曲線Ａ
は、厚板ワーク１側から薄板ワーク２側にやや直線的に
傾斜している。断面プロファイルがこのような傾向を示
すビード３に対しては、ワーク１，２の上底面１ａ，２
ａを含む平面Ａ1 ，Ａ2 からビード３側に所定のマージ
ンｍ，ｍ’分だけ離れた位置に各上底面１ａ，２ａと平
行な仮想平面Ａ3 ，Ａ4 を設定し、形状曲線Ａの直線的
な傾斜部分と仮想平面Ａ3 ，Ａ4 との交点Ｐ1 ，Ｐ2 間
のＹ軸方向の距離Ｗａを有効ビード幅として測定する。
有効ビード幅Ｗａは、溶接部の断面プロファイルを光切
断法等で測定してその座標データを得、数値演算処理を
行うことによって算出することができる。仮想平面Ａ3
，Ａ4を求めるために予め設定したマージンｍ，ｍ’
は、板厚差Ｔの３〜１０％、好ましくは５から７％程度
が適当である。

【００２５】このようにして算出された有効ビード幅Ｗ
ａは、ビード３の形状曲線Ａの傾斜部分が直線的である
場合において、実際のビード幅よりやや小さいものの、
実際のビード幅と正の相関関係にあることが実験により
確認されている。したがって、有効ビード幅Ｗａの値か
らビード３の溶込み等の溶接状態の良否を判断すること
が可能であり、この判断は信頼に足るものであることが
分かっている。

【００２６】図３（Ａ）に示される溶接部の断面プロフ
ァイルでは、ビード３の表面を表す形状曲線Ｂが、厚板
ワーク１側から薄板ワーク２側に向かって下り勾配とな
った傾斜部分の上部と下部で大きく変化している。形状
曲線がこのような傾向を示すビード３の場合、厚板ワー
ク１側で形状曲線Ｂが最も大きく変化する点すなわち変
曲点Ｑ1 と、薄板ワーク２側で形状曲線Ｂが最も大きく
変化する点すなわち変曲点Ｑ2 とを結ぶ直線Ｌを求め
る。そして、図２の場合と同様にしてワーク１，２の上
底面１ａ，２ａを含む平面Ａ1 ，Ａ2 と直線Ｌの延長線
との交点Ｑ3 ，Ｑ4 を求め、交点Ｑ3 ，Ｑ4 間のＹ軸方
向の距離を有効ビード幅Ｗｂとして測定する。有効ビー
ド幅Ｗｂは図２の場合と同様に光切断法等により溶接部
の断面プロファイルを測定して得た座標データを数値演
算処理することによって算出することができる。たとえ
ば、変曲点Ｑ1 ，Ｑ2 はけ以上曲線Ｂの二次微分が０と
なる点として数値演算で求められ、直線Ｌの方程式も数
値演算で求められる。交点Ｑ3 ，Ｑ4 間の距離もそれら
のＹ軸座標値から求められる。

【００２７】図３（Ｂ）に示すように、薄板側にアンダ
ーフィルが生じた場合には、薄板ワーク側の有効ビード
幅の端として、上に述べた薄板寄りの変曲点Ｑ2 に代え
てアンダーフィルの最下点すなわち形状曲線Ｂの一次微
分が０となる点Ｑ'2を採用してもよい。そこで、プロフ
ァイルを測定した後、薄板側に関してはアンダーフィル
の有無あるいはその程度に応じて、アンダーフィルがな
いか、あっても設定値より小さいときは近傍の変曲点Ｑ
2 を、逆に設定値を越えるアンダーフィルがあるときは
その最下点Ｑ'2を、選択的に採用するように制御プログ
ラムを組むことも可能である。

【００２８】このようにして算出された有効ビード幅Ｗ
ｂにおいても実際のビード幅と正の相関関係が認めら
れ、有効ビード幅Ｗｂの値からビード３の溶込み等の溶
接状態に良否を高い信頼度で判断することが可能である
ことが分かっている。なお、図３のような形状曲線Ｂの
ビードについて、図２のものに適用したの定義付けを
適用することも可能であるが、図３の場合は形状曲線の
傾斜部分が比較的大きく変化するがゆえに、形状曲線の
傾斜部分がほぼ直線的であるようなビードに適するの
定義付けを採用するときは多少の補正が必要となる。

【００２９】図４（Ａ）に示されるビード３の形状曲線
Ｃは、図３の形状曲線Ｂと同様なものであるが、ここで
は、形状曲線Ｃの傾きが厚板ワーク１側で大きく変化す
る点すなわち変曲点Ｑ1 に接する直線Ｌａと、形状曲線
Ｃの傾きが薄板ワーク２側で大きく変化する点すなわち
変曲点Ｑ2 に接する直線Ｌｂを求める。そして、厚板ワ
ーク１の上底面１ａを含む平面Ａ1 と直線Ｌａとの交点
Ｒ1 、および、薄板ワーク２の上底面２ａを含む平面Ａ
2 と直線Ｌｂとの交点Ｒ2 を求めて、これらの交点Ｒ1
，Ｒ2 間のＹ軸方向の距離Ｗｃを有効ビード幅として
測定する。

【００３０】変曲点Ｑ1 ，Ｑ2 は形状曲線Ｃの二次微分
が０となる点として求められるが、図４（Ｂ）に示すよ
うに、薄板側にアンダーフィルが生じた場合には、有効
ビード幅Ｗｃを測定するにあたり、上に述べた薄板寄り
の変曲点Ｑ2 に代えてアンダーフィルの最下点すなわち
形状曲線Ｃの一次微分が０となる点Ｑ'2を採用してもよ
い。そこで、プロファイルを測定した後、薄板側に関し
てはアンダーフィルの有無あるいはその程度に応じて、
アンダーフィルがないか、あっても設定値より小さいと
きは近傍の変曲点Ｑ2 を、逆に設定値を越えるアンダー
フィルがあるときはその最下点Ｑ'2を、選択的に採用す
るように制御プログラムを組むことも可能である。

【００３１】さらにはアンダーフィル幅が大きい場合に
は、図５に示すようにアンダーフィルの最下点より薄板
ワーク側の上底面２ａに向かって傾きが大きくなるが、
その曲面の変曲点、すなわち図５における紙面に対して
右側の変曲点Ｑ"2と薄板ワーク上底面２ａを含む平面Ａ
2 との交点Ｒ"2を有効ビード幅Ｗｃの薄板側の端として
採用することもできる。

【００３２】この有効ビード幅Ｗｃにおいても実際のビ
ード幅と正の相関関係にあって、有効ビード幅Ｗｃの値
からビード３の溶込み等の溶接状態の良否が高信頼度で
判断できることが分かっている。

【００３３】次に、図６ないし図１０に示す実施の形態
は、ビードの断面プロファイル（形状曲線）の傾きを求
める点で上述の実施の形態と共通するものであるが、上
述の実施の形態では溶接検査の一つの指標となるべき有
効ビード幅を求めたのに対して、ここでは溶接位置のず
れの有無を判定し、必要に応じてその補正をする。

【００３４】図６および図７は、図１と同様の、板厚の
異なる一対のワーク１，２の端面を突き合わせ、突合せ
位置に真上からレーザ光４を照射することによって突合
せ溶接をした場合の溶接部を示している。図６に一点鎖
線で概括的に示した測定装置６は、例えば光切断法でビ
ード３表面の断面形状を測定するためのもので、溶接部
にスリット光５を照射するための光学系と、照射された
スリット光５の反射像から画像データを得るためのＣＣ
Ｄカメラ等の撮像部と、得られた画像データを数値演算
処理するためのコンピュータを備えている。そして、溶
接方向と直交するスリット光５を一定の俯角にてビード
３に照射し、その反射像を撮像部により撮像して二次元
の光の帯として取り込む。撮像部より、画像データをコ
ンピュータに送って数値演算処理をし、ビード３の断面
プロファイルの幅方向Ｙと深さ方向Ｚにおける二次元位
置座標を求める。これにより、ビード３の断面プロファ
イルの座標データが得られる。

【００３５】図８ないし図１０に示す形状曲線Ｄ，Ｅ，
Ｆは、三通りに溶接位置を変えて突合せ溶接した場合の
ビード３の断面プロファイルを表している。具体的に
は、図８の形状曲線Ｄは溶接位置が狙い位置に一致した
ときのビード３の断面プロファイルを表し、図９および
図１０は溶接位置が狙い位置から外れたとき、つまり、
図９の形状曲線Ｅは溶接位置が厚板ワーク１側に寄り過
ぎたとき、図１０の形状曲線Ｆは溶接位置が薄板ワーク
２側に寄り過ぎたときのビード３の断面プロファイルを
表している。

【００３６】図８の形状曲線Ｄは板厚差Ｔの全領域にわ
たりなだらかな直線状でほぼ一定の傾きを有しており、
厚板ワーク１側（上部）および薄板ワーク２側（下部）
の傾きが同等である。これに対して図９の形状曲線Ｅ
は、薄板ワーク２側（下部）における傾きが厚板ワーク
１側（上部）における傾きに比べて大きくなっている。
また、図１０の形状曲線Ｆは、厚板ワーク１側（上部）
における傾きが薄板ワーク２側（下部）に比べて大きく
なっている。

【００３７】例えば、図８ないし図１０の形状曲線Ｄ，
Ｅ，Ｆのうち図８の形状曲線Ｄを基準として選択する。
この形状曲線Ｄは、板厚差Ｔの全領域において直線的で
傾きがほぼ一定であるという特徴があり、この板厚差Ｔ
の領域の平均的な傾き値を基準値としてコンピュータに
記録する。ちなみに、形状曲線Ｄで表されるようなビー
ド３は、通常、一対のワーク１，２の突合せ位置（厚板
ワーク１の溶接前の状態を部分的に二点鎖線で示す。）
から僅かに厚板ワーク１側に寄った位置にレーザ光４が
照射されたときに得られることが経験的に知られてい
る。もっとも、レーザ光４を照射する位置すなわち溶接
位置と、それによって形成されるビード３の断面プロフ
ァイルとの関係は、各ワークの寸法や材料、レーザ光に
よる入熱量等々の条件によって変化するものである。こ
こでは一つの例示として、図８の形状曲線Ｄを溶接状態
が良好である場合の基準プロファイルと想定するが、板
厚差のあるワークをレーザ溶接により突合せ溶接したと
きのビードの最適な断面形状は、様々な溶接条件によっ
て異なり、例えば図９の形状曲線Ｅの如き形状が最適と
なる場合もあり得、その場合は図９の形状曲線Ｅが基準
プロファイルとして設定されるべきことは言うまでもな
い。

【００３８】そして、ビード３の断面プロファイルを溶
接方向の複数点において観測し、その経時的な変化の傾
向を分析することによって、溶接位置の狙い位置からの
ずれの有無を判定する。すなわち、実際のビード３につ
き測定した形状曲線の上部と下部の傾きをコンピュータ
で数値データとして求め、この求めた傾き値を予め設定
された基準値（基準プロファイルの傾き）と照合するこ
とで、ビード３の断面プロファイルの変化の傾向を分析
する。

【００３９】ワーク１，２のレーザ溶接を開始し、溶接
直後あるいは所定時間経過後に、溶接方向に連続した複
数点におけるビード３の断面形状を観測して、断面形状
の板厚差領域での上部と下部における傾き値をコンピュ
ータで求め、基準値と比較する。板厚差領域の上部と下
部の夫々の傾き値が基準値と同等か許容範囲内にあれば
ビード３が図８の形状曲線Ｄのような断面形状で、溶接
位置の位置ズレはないと判断される。

【００４０】形状曲線の上部の傾き値が基準値よりも大
きいときは溶接位置が薄板ワーク２側に寄っていること
を意味する。つまり、ビード３の断面形状の板厚差領域
での下部における傾き値が基準値より大きい場合、ビー
ド３が図９の形状曲線Ｅのような断面形状で、溶接位置
が厚板ワーク１側にずれていると分析される。このよう
な厚板ワーク１側への位置ずれがビード３の連続した複
数箇所で継続して現れると、溶接位置が厚板ワーク１側
にずれている傾向にあると判断され、位置ズレ量が許容
範囲を超えると溶接位置の適正位置への補正が行われ
る。

【００４１】逆に下部の傾き値が基準値より大きいとき
は厚板ワーク１側に寄っていることを意味する。つま
り、ビード３の断面形状の板厚差領域での上部における
傾き値が基準値より大きく変化している場合は、ビード
３が図１０の形状曲線Ｆのような断面形状で、溶接位置
が薄板ワーク２側にずれていると分析される。このよう
な薄板ワーク２側への位置ずれがビード３の連続した複
数箇所で継続して現れると、溶接位置が薄板ワーク２側
にずれている傾向にあると分析され、位置ずれ量が許容
範囲を超えると溶接位置の適正位置への補正が行われ
る。

【００４２】このようにして、溶接方向に連続した複数
箇所で測定された傾き値をそれぞれ基準値と照合し、基
準値の許容範囲を越える傾き値が所定回数あるいは所定
時間継続した場合に、溶接位置がずれていると判定す
る。補正は、ズレの向きと量をフィードバック量として
ワーク１，２の移動テーブルまたはトーチの駆動装置に
送ることによって自動的に実行されるように構成する。
ズレの向きは基準値に比べて形状曲線の上部または下部
のどちらの傾き値が大きいかによって決まり、ズレの量
したがってまた補正量に関しては、傾き値の基準値に対
する変化の程度に基づき経験的に求められる量を予め設
定しておくことができる。

【００４３】なお、レーザ溶接においてはゴミやシール
ドガス等の影響でビードの断面形状が突発的に変化する
ことがある。このような突発的変化の場合にも溶接位置
が位置ずれを起こしたものと判断して補正をかけると却
って溶接位置が適正位置から外れて溶接不良の原因とな
り得る。それゆえ、このような溶接不良の発生を防止す
るため、溶接位置の経時的な同一方向への位置ずれを補
正対象とし、突発的に生じるビード形状の変化は補正対
象とせず無視するのが望ましい。既述のように溶接方向
に連続した複数箇所で測定されたビードの断面プロファ
イルの傾向的変化に基づいて溶接位置のずれの有無を判
断するようにしているのはこのためである。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
突合せ溶接したワークの溶接部の断面プロファイルを測
定して得た座標データから実際のビード幅と正の相関関
係にある仮想的な有効ビード幅を求めることにより、こ
の有効ビード幅に基づいてビードの溶込み等の溶接状態
を高い信頼度で判定することが可能となる。

【００４５】また、本発明によれば、板厚差のある一対
のワークを突合せ溶接したときのビードの断面プロファ
イルを観測して、その傾向的変化の分析に基づいて溶接
位置の狙い位置からのズレの有無を判断することが可能
となり、ズレが確認されたときは、その量および向きを
フィードバックすることにより、自動的に溶接位置の補
正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】板材を突合せ溶接したときの溶接部の横断面図
である。

【図２】溶接部の断面プロファイルを示す線図である。

【図３】（Ａ）は溶接部の断面プロファイルを示す線
図、（Ｂ）はその変形例を示す線図である。

【図４】（Ａ）は溶接部の断面プロファイルを示す線
図、（Ｂ）はその変形例を示す線図である。

【図５】図４（Ｂ）のさらなる変形例を示す線図であ
る。

【図６】溶接部の斜視図である。

【図７】溶接部の横断面図である。

【図８】溶接部の断面プロファイルを示す線図である。

【図９】溶接部の断面プロファイルを示す線図である。

【図１０】溶接部の断面プロファイルを示す線図であ
る。

【符号の説明】

１ワーク（厚板ワーク）２ワーク（薄板ワーク）３ビード４レーザ光５スリット光６測定装置Ｔ板厚差

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対のワークを突合せ溶接したときの溶
接状態の良否を、溶接方向に直交する断面におけるビー
ドの幅に基づいて判定するにあたり、溶接部の断面プロ
ファイルを測定して各ワークの上底面を含む平面の座標
データとビードの表面の形状曲線の座標データを求め、
これらの座標データから数値演算処理により有効ビード
幅を算出することを特徴とする溶接状態の検査方法。
【請求項２】各ワークの上底面を含む平面からビード
側に所定のマージン分だけ離れた位置に前記平面と平行
な仮想平面を設定し、前記仮想平面のそれぞれとビード
の表面の形状曲線との交点を前記有効ビード幅の両端と
したことを特徴とする請求項１の溶接状態の検査方法。
【請求項３】前記形状曲線の厚板ワーク上底面寄りの
変曲点と前記形状曲線の薄板ワーク上底面寄りの変曲点
とを結ぶ直線の延長線が、各ワークの上底面を含む平面
と交わる点を前記有効ビード幅の両端としたことを特徴
とする請求項１の溶接状態の検査方法。
【請求項４】前記形状曲線の厚板ワーク上底面寄りの
変曲点に接する直線と、前記形状曲線の薄板ワーク上底
面寄りの変曲点に接する直線が、各ワークの上底面を含
む平面と交わる点を前記有効ビード幅の両端としたこと
を特徴とする請求項１の溶接状態に検査方法。
【請求項５】前記形状曲線の薄板ワーク上底面寄りの
変曲点に代えて前記形状曲線の一次微分が０となる点を
採用したことを特徴とする請求項３または４の溶接状態
の検査方法。
【請求項６】板厚差のある一対のワークを突合せ溶接
するに際し、ビードの断面プロファイルを測定し、測定
した断面プロファイルを予め記録された基準プロファイ
ルと比較することにより、溶接位置のずれの有無を判断
することを特徴とする溶接状態の検査方法。
【請求項７】ビードの断面プロファイルを表す座標デ
ータを求め、この座標データに基づいて前記断面プロフ
ァイルの所定の領域における傾きを求め、この傾きを前
記基準プロファイルにおける傾きと比較することを特徴
とする請求項６の溶接状態の検査方法。
【請求項８】溶接方向に連続した複数箇所で測定され
たビードの断面プロファイルの傾向的変化の有無に基づ
いて溶接位置のずれの有無を判断することを特徴とする
請求項６の溶接状態の検査方法。
【請求項９】溶接位置がずれていると判断した場合
に、その量および向きを表すデータをフィードバックす
ることにより溶接位置の補正をすることを特徴とする請
求項６の溶接状態の検査方法。