(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のコイルと、前記第１のコイルよりもレーザ光の照射方向の奥側に配置された第２のコイルとがレーザ溶接される部分を撮影して得られた画像から、前記第１のコイル上に形成された溶融池の前記照射方向に沿った第１の幅と、前記第２のコイル上に形成された前記溶融池の前記照射方向に沿った第２の幅と、前記溶融池の前記照射方向に交差する方向に沿った第３の幅と、前記溶融池の深さ方向に沿った所定位置から前記第１のコイルの前記深さ方向上側までの第１の距離と、前記所定位置から前記第２のコイルの前記深さ方向上側までの第２の距離と、を検出し、
検出された前記第１の幅、前記第２の幅、前記第３の幅、及び、前記第１の距離と前記第２の距離との段差比に基づいて、前記第１のコイルと前記第２のコイルの接合界面における前記溶融池の断面積を推定し、
推定した前記溶融池の断面積が所定の値以上か否かに基づいて、溶接品質を判定する、コイル溶接の品質判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル溶接の品質判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、被溶接材にレーザ光を照射することにより形成された溶融池を撮影し、撮影された溶融池の画像から、溶接方向に直交する方向の溶融池の幅を計測し、計測された溶融池の幅から溶込み深さを推測し、推測された溶込み深さと計測された溶融池の幅から溶接品質の良否を判定するレーザ溶接良否判定方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１８８９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のレーザ溶接良否判定方法では、２つの被溶接材の間に段差、すなわち、被溶接材間のずれが生じている状態でレーザ溶接を行うと、当該段差によって、溶融池の深さを正確に推測することができない。そのため、溶接品質の判定の精度が低下してしまう場合がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、より精度の高いコイル溶接の品質判定方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るコイル溶接の品質判定方法では、第１のコイルと、前記第１のコイルよりもレーザ光の照射方向の奥側に配置された第２のコイルとがレーザ溶接される部分を撮影して得られた画像から、前記第１のコイル上に形成された溶融池の前記照射方向に沿った第１の幅と、前記第２のコイル上に形成された前記溶融池の前記照射方向に沿った第２の幅と、前記溶融池の前記照射方向に交差する方向に沿った第３の幅と、前記溶融池の深さ方向に沿った所定位置から前記第１のコイルの前記深さ方向上側までの第１の距離と、前記所定位置から前記第２のコイルの前記深さ方向上側までの第２の距離と、を検出し、検出された前記第１の幅、前記第２の幅、前記第３の幅、及び、前記第１の距離と前記第２の距離との段差比に基づいて、前記第１のコイルと前記第２のコイルの接合界面における前記溶融池の断面積を推定し、推定した前記溶融池の断面積が所定の値以上か否かに基づいて、溶接品質を判定する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るコイル溶接の品質判定方法によれば、溶融池のレーザ光の照射方向に沿った幅（第１の幅及び第２の幅）と、溶融池の当該照射方向に交差する方向に沿った第３の幅と、溶融池の深さ方向に沿った所定位置から第１のコイルの前記深さ方向上側までの第１の距離と、所定位置から第２のコイルの当該深さ方向上側までの第２の距離との比である段差比とに基づいて、溶融池の接合界面における断面積が推定される。そのため、第１のコイルと第２のコイルとの間に段差が生じている場合であっても、溶接品質をより正確に判定することができる。よって、より精度の高いコイル溶接の品質判定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１においてレーザ溶接されるコイルを模式的に示す上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１においてレーザ溶接されるコイルを模式的に示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１において算出された溶融池の断面積推定値と、溶融断面積の実測値との関係を示すグラフの一例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１においてレーザ溶接されるコイルを模式的に示す上面図である。図２は、実施の形態１においてレーザ溶接されるコイルを模式的に示す側面図である。図３は、実施の形態１に係る良否判定式によって算出される溶融断面積の計算値（推定値）と実測値との関係を示すグラフの一例である。
【００１０】
図１及び図２に、本実施の形態１において、レーザ溶接されるコイルの一例を模式的に示す。図１及び図２に示すように、本実施の形態１では、第１のコイル１００と、第２のコイル２００とが、レーザ照射によって溶接される。また、図１及び図２に示すように、レーザ光は、第１のコイル１００の第２のコイル２００側とは反対側から照射される。すなわち、第２のコイル２００は、第１のコイル１００よりもレーザ光の照射方向の奥側（図１に示すＹ軸方向＋側）に配置されている。
【００１１】
本実施の形態１に係るコイル溶接の品質判定方法は、図１及び図２に示すようなコイルのレーザ溶接の品質を判定する。具体的には、本実施の形態１に係るコイル溶接の品質判定方法は、図示しない判定装置によって実施される。より具体的には、判定装置は、カメラ（図示省略）、制御部（図示省略）等を備える。
また、制御部は、ＣＰＵ（図示省略）及び記憶部（図示省略）等を備える。そして、ＣＰＵが記憶部に格納されたプログラムを実行することにより、制御部における全ての処理が実現する。具体的には、ＣＰＵが記憶部に格納されたプログラムを実行することにより、制御部は、本実施の形態１に係るコイル溶接の品質判定方法を実施する。
また、制御部のそれぞれの記憶部に格納されるプログラムは、ＣＰＵに実行されることにより、制御部のそれぞれにおける処理を実現するためのコードを含む。なお、記憶部は、例えば、このプログラムや、制御部における処理に利用される各種情報を格納することができる任意の記憶装置を含んで構成される。記憶装置は、例えば、メモリ等である。
【００１２】
そして、本実施の形態１に係るコイル溶接の品質判定方法では、判定装置のカメラ（図示省略）が、第１のコイル１００と第２のコイル２００とがレーザ溶接される部分を撮影する。具体的には、判定装置は図示しないカメラを２台備えており、一方のカメラによって、第１のコイル１００と第２のコイル２００とがレーザ溶接される部分のＸ−Ｙ平面に実質的に平行な面を撮影し、他方のカメラによって、第１のコイル１００と第２のコイル２００とのＹ−Ｚ平面に実質的に平行な面を撮影する。より具体的には、例えば、第１のコイル１００と第２のコイル２００とをレーザ溶接するために、レーザ光源から第１のコイル１００と第２のコイル２００とがレーザ溶接される部分に照射され、第１のコイル１００と第２のコイル２００とがレーザ溶接される部分から反射されたレーザ光を当該一方のカメラが検出する。なお、判定装置は、ステレオカメラを備え、第１のコイル１００と第２のコイル２００とがレーザ溶接される部分から反射されたレーザ光を当該ステレオカメラによって３次元的に撮影してもよい。
【００１３】
次に、判定装置の制御部（図示省略）が、カメラによって撮影された第１のコイル１００と第２のコイル２００とがレーザ溶接される部分の画像を画像処理する。
より具体的には、当該制御部は、カメラによって撮影された画像から、第１のコイル１００上に形成された溶融池Ｐのレーザ光の照射方向（図１に示すＹ軸方向）に沿った第１の幅Ｗ１と、第２のコイル２００上に形成された溶融池Ｐのレーザ光の照射方向に沿った第２の幅Ｗ２と、溶融池Ｐのレーザ光の照射方向に交差する方向（図１に示すＸ軸方向）に沿った第３の幅Ｌと、溶融池Ｐの深さ方向（図１に示すＺ軸方向）に沿った所定位置から第１のコイル１００の当該深さ方向上側までの第１の距離Ｈ１と、当該所定位置から第２のコイル２００の当該深さ方向上側までの第２の距離Ｈ２と、を検出する。図１において、当該所定位置は、ステータコア３００の上面の位置である。
【００１４】
次に、判定装置の制御部（図示省略）は、検出した第１の幅Ｗ１、第２の幅Ｗ２、第３の幅Ｌ、及び、第１の距離Ｈ１と第２の距離Ｈ２との段差比に基づいて、第１のコイル１００と第２のコイル２００の接合界面における溶融池Ｐの断面積を推定する。ここで、接合界面とは、溶接される第１のコイル１００と第２のコイル２００とが互いに当接する面を意味する。具体的には、当該制御部は、次の式（１）を用いて、第１のコイル１００と第２のコイル２００の接合界面における溶融池Ｐの断面積推定値Ｓｃを算出する。
Ｓｃ＝（Ｗ１＋Ｗ２）×Ｌ×（Ｗ１／Ｗ２）×（Ｈ２／Ｈ１）・・・・（１）
【００１５】
次に、当該制御部は、第１の幅Ｗ１、第２の幅Ｗ２、第３の幅Ｌ、及び、第１の距離Ｈ１と第２の距離Ｈ２との段差比に基づいて、式（１）を用いて算出した溶融池Ｐの断面積推定値Ｓｃの値が所定の値以上か否かに基づいて、溶接品質を判定する。具体的には、断面積推定値Ｓｃの値が所定の値以上である場合、当該制御部は、溶接品質は良いと判断する。また、断面積推定値Ｓｃの値が所定の値未満である場合、当該制御部は、溶接品質は悪いと判断する。
【００１６】
ここで、当該所定の値は、予備実験を行うことによって、断面積推定値Ｓｃの計算値と、第１のコイル１００と第２のコイル２００との溶融断面積の実測値との関係を取得し、当該関係に基づいて決定する。なお、溶融断面積とは、第１のコイル１００と第２のコイル２００とが互いに当接する面であって、レーザ溶接される面の面積を意味する。
図３示すグラフは、算出された溶融池Ｐの断面積推定値Ｓｃ（計算値）と、溶融断面積の実測値との関係の一例を示す。図３において、縦軸（ｙ軸）が溶融池Ｐの断面積推定値Ｓｃ（計算値）を示し、横軸（ｘ軸）が第１のコイル１００と第２のコイル２００との溶融断面積の実測値（ｍｍ２）を示す。なお、溶接された第１のコイル１００及び第２のコイル２００を引き剥がしたり、研磨したりすることによって、接合面を露出させ、マイクロスコープ等を用いて、当該接合面における溶融部の面積を測定することによって、第１のコイル１００と第２のコイル２００との接合界面における溶融池Ｐの断面積（溶融断面積）を実測する。
【００１７】
そして、本実施の形態１に係るコイル溶接の品質判定方法では、予備実験を行うことによって、図３に示す、溶融池Ｐの断面積推定値Ｓｃ（計算値）と、溶融断面積の実測値との関係を取得する。次に、判定装置の制御部（図示省略）は、図３にプロットされたデータの回帰直線を算出する。図３に示す例では、ｙ＝１．４７８６ｘ−４．３５４５という回帰直線が得られた。また、当該回帰直線の決定係数Ｒ２の値は０．７０であり、当該回帰直線は、溶融池Ｐの断面積推定値Ｓｃ（計算値）と、溶融断面積の実測値との相関を十分に表すことが示された。
【００１８】
次に、判定装置の制御部（図示省略）は、回帰直線と、溶接品質が良好となる溶融断面積実測値とに基づいて、溶接品質が良好となる溶融池Ｐの断面積推定値Ｓｃ（計算値）を決定する。当該制御部は、換言すれば、上記所定の値を決定する。例えば、図３において、溶接品質が良好となる溶融断面積実測値が５．６５ｍ２である場合、溶融池Ｐの断面積推定値Ｓｃ（計算値）は４と決定される。
なお、予備実験における、図３に示すグラフの作成、溶融池Ｐの断面積推定値Ｓｃの算出等も判定装置の制御部によって行われてもよい。また、溶接品質が良好となる溶融断面積実測値の上記数値、及び、溶融池Ｐの断面積推定値Ｓｃ（計算値）の上記数値は一例であり、溶接されるコイルの材質や溶接箇所等の条件により、適宜異なる。
【００１９】
以上に説明した、実施の形態１に係るコイル溶接の品質判定方法によれば、溶融池Ｐのレーザ光の照射方向に沿った第１の幅Ｗ１及び第２の幅Ｗ２と、溶融池Ｐの当該照射方向に交差する方向に沿った第３の幅Ｌと、溶融池Ｐの深さ方向に沿った所定位置から第１のコイル１００の当該深さ方向上側までの第１の距離Ｈ１と、当該所定位置から第２のコイル２００の当該深さ方向上側までの第２の距離Ｈ２との比である段差比とに基づいて、溶融池Ｐの接合界面における断面積推定値Ｓｃが推定される。そのため、第１のコイル１００と第２のコイル２００との間に段差が生じている場合であっても、溶接品質をより正確に判定することができる。よって、より精度の高いコイル溶接の品質判定方法を提供することができる。
【００２０】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００２１】
１００  第１のコイル
２００  第２のコイル
３００  ステータコア
Ｐ  溶融池
Ｗ１  第１のコイル上に形成された溶融池のレーザ光の照射方向に沿った第１の幅
Ｗ２  第２のコイル上に形成された溶融池のレーザ光の照射方向に沿った第２の幅
Ｌ  溶融池のレーザ光の照射方向に交差する方向に沿った第３の幅
Ｈ１  溶融池の深さ方向に沿った所定位置から第１のコイルの当該深さ方向上側までの第１の距離
Ｈ２  溶融池の深さ方向に沿った所定位置から第２のコイルの当該深さ方向上側までの第２の距離Ｈ２
【図１】
0006989437.tif 000002
【図２】
0006989437.tif 000003
【図３】
0006989437.tif 000004