JPS61286081A - レ−ザ−溶接方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、例えば電子部品の溶接に使用して好適なレ
ーザー溶接方法に関する。

〔背景技術とその問題点〕

最近、レーザー加工は、加工機の低価格化により電子部
品の溶接、切断に応用されてきている。今後、将来にお
いても、加工設備の設計性の点から、レーザー加工技術
は今以上に採用されていくと推定出来る。

ところで電子部品の溶接には、従来、抵抗溶接法が採用
されているが、この抵抗溶接法においても溶接不良（弱
溶接あるいは強溶接）が発生している。°これらの溶接
不良は、一般的にはウェルド・テｚツカ−（Ｗｅｌｄ　
ｃｈｅｃｋｅｒ）を用いて検出している。これは溶接時
に使用する溶接電流、溶接電圧を検知し、予め設定して
おいた設定値と比較することによって。

不良を検出するものである。この設定値は被溶接物によ
り異なり、試行錯誤的に決められている。

しかしながら、レーザー溶接の場合は、抵抗溶接法で使
用されているようなウェルド６テエツカー（ＷｅＪｄ　
ｃｈｅｃｋａｒ）なるものがなく。

自動的に溶接不良を検知することが出来なかった。従っ
て、選別は溶接状態を外観的に検査して溶接不良（弱溶
接あるいは強溶接）を選別するため、その信頼性は極め
て低く１価格も高くなる。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、上記従来の問題点を解消し、容易に
溶接不良を自動的に取り除くことが出来、信頼性が著し
く向上すると共に低価格の製品が得られるレーザー溶接
方法を提供することである。

〔発明の概要〕

この発明は、被溶接部にレーザー光を照射し、このレー
ザー光の反射光を測定して時間的に変化するパターンと
して検出し、予め設定されたパターンと比較し、設定さ
れたツクターン以外のものを異常パターン（溶接不良）
として検出するレーザー溶接方法である。

〔発明の実施例〕

先ず、この発明の詳細な説明を行なう。

一般に、金属に加工用レーザーを照射すると、被照射部
はレーザーエネルギーを吸収して溶解する。そして、溶
解するときの表面での反射光の反射率は、第１図に示す
ようになる。レーザー照射開始時には、未だ表面が溶解
していないため、金属表面としての反射率を示すが、表
面が溶解すると表面での反射率が急激に低下し。

反射光を吸収するようンこなる。レーザー照射が終了す
ると、被照射部は次第に固まってきて、それにつれて反
射光の吸収率は低下し１反射率が大きくなり、全く固ま
ってしまうと１反射率は元に戻る。但し、溶解後表面状
態が変化してしまうと、例えば表面の状態（凹凸）が変
化するとか、溶解中に表面が酸化するとか、溶解後表面
の組成が極端に変化すると１元の反射率に戻らないこと
もある。レーザー照射直後、溶解が始まつて反射率が極
端に低下するまでの時間Ｔ、は、主に照射レーザーパワ
ー、被照射材質の比熱、熱伝導率、熱容量によって決ま
る。これと同様に、反射率が元の値に戻るまでの時間Ｔ
、も上記要因によって決まる。従って、レーザー／４ワ
ーを一定にし、材質を一定にすれば。

これらの時間は被照射物の熱容量によって決まってくる
１例えば、被照射物の材厚が薄い場合は、厚い場合に比
べて時間ＴＳは速くなり、時間Ｔ、は遅くなる。

この発明では、上記の特性を利用して、レーザー溶接の
状態を検知しようとするものである。

即ち、先ず２枚の金属を溶接する場合を例に挙げて説明
する。

即ち、第２図は溶接状態が良好な場合、第３図は溶接状
態が悪い場合を示す、上記第２図の場合は、２枚の金属
１．２の接触状態が良好であり、見掛は上は一体の金属
と考えられる。第３図の場合は２枚の金属１，２の接触
状態が悪く、極端に言えば２枚の金属と考えられる。こ
のような状態の２枚の金ＷＸ１．ｔをレーザーにて溶接
すると、その溶接状態は各々第４図（ａ）、第５図（ａ
ｌに示すようになり、そのときの反射光の反射率は夫々
第４図（ｂｌ、ｗｃＳ図（ｂｌに示すようになる。

第４図の場合は、２枚の金属の接触状態が良好なため、
熱容量が大きくなり、溶解開始時間Ｔ１が長くなり、溶
解終了時間Ｔ！が短くなる。

第５図の場合は、反対に熱容量が小さくなるため、溶解
開始時間Ｔ、／が短くなり、溶解終了時間Ｔ、／が長く
なる。つまり、Ｔｔ＞Ｔｔ’、Ｔ。

くＴ含’、　Ｔｔ　−’Ｉ’、　＜’ｒ’雪−ＴＩ、の
関係になる。

従って、溶接状態（強度）とこれらの４−りの要素の関
連を実験的に掴み、溶接不良の限界のときの４つの要素
の関連を決めて、これを元に溶接の不良を検知する。

反射率測定用光源としては、通常の反射率測定用光源を
使用しても良いが、加ニレーデーの軸調整用に設置され
ているＨ　ｅ　−Ｎ　ｅガスレーザーを使用しても良い
、ここでは、光束を補足して溶解部の反射率を測定しな
ければならないので、この点Ｖ−デー光源は有利である
ため、Ｈｅ　−Ｎ　ｅガスレーザーを使用した。

次に、この発明の具体的実施例について説明する。

先ず、ＹＡＧレーザー装置を用いて、厚さ０．１２５ｍ
のステンレス板２枚を溶接する。この場合、レーザー１
？ワーをｏ、　ｓ　Ｓ）エール／　ノ４ルスとし、反射
率測定用光源は上述した通り、Ｈｅ　−Ｎ　ｅレーザー
光を採用した。模擬実験として、第２図に示す状態、第
３図に示す状態を溶接した場合で、一番感度のあるＴ２
とＴ、／を測定したところ、Ｔ、として０．０８５秒を
得、Ｔ４としては０．１５３秒を得た。このようにして
、Ｔ、とＴ、Ｆ　　を比較して容易に溶接不良を検出す
ることが出来る。

〔発明の効果〕

この発明によれば、容易に溶接不良を自動的に取り除く
ことが出来るようになり、この結果。

信頼性のある製品が得られ、しかも製品の全検が不要と
なるため、低価格の製品を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接の表面反射光による反射率を示す特性曲線
図、第２図及び第３図は被溶接物の接触状態を示す図、
第４図（ａ）（ｂ）及び第５図（ａ）（ｂ）は溶接状態
とその時の表面反射光による反射率を示す特性曲線図で
ある。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第４図　　　　　　第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被溶接部にレーザー光を照射し、このレーザー光の反射
   光を測定して時間的に変化するパターンとして検出し、
   予め設定されたパターンと比較し、設定されたパターン
   以外のものを異常パターン（溶接不良）として検出する
   ことを特徴とするレーザー溶接方法。