(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を照射するレーザー照射ヘッドと、
前記レーザー光を集光してワーク上で走査させる光学系と、
前記レーザー光の前記ワークからの反射光を受光する受光部と、
前記受光部が受光する反射光に基づいて一打点の打点開始及び打点終了を判断する制御手段と、
を備えるレーザー溶接装置であって、
前記レーザー照射ヘッドは、一打点において、溶接用レーザー光を前記ワークに照射し、その後、検査用レーザー光を前記ワークに照射し、
前記受光部は、反射光のうちレーザー反射光及びプラズマ光のみを受光し、
前記制御手段は、前記反射光の強度が前記検査用レーザー光の強度よりも大きな第１の所定値以上である時間が所定時間以上であれば打点開始と判断し、前記反射光の強度が前記検査用レーザー光の強度よりも小さな第２の所定値以下である時間が所定時間以上であれば打点終了と判断する、
レーザー溶接装置。
【請求項２】
ワークにレーザー光を照射し、該レーザー光の該ワークからの反射光を受光し、受光する反射光に基づいて一打点の打点開始及び打点終了を判定するレーザー溶接方法であって、
一打点において、溶接用レーザー光を前記ワークに照射し、その後、検査用レーザー光を前記ワークに照射し、
反射光のうちレーザー反射光及びプラズマ光のみを受光し、
前記反射光の強度が前記検査用レーザー光の強度よりも大きな第１の所定値以上である時間が所定時間以上であれば打点開始と判断し、
前記反射光の強度が前記検査用レーザー光の強度よりも小さな第２の所定値以下である時間が所定時間以上であれば打点終了と判断する、
レーザー溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー溶接装置及びレーザー溶接方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー溶接とは、レーザー光をワーク（例えば、２枚の鋼板）に照射し、ワークを局部的に溶融及び凝固させることによってワークを接合する溶接である。レーザー溶接装置では、レーザー溶接検査として、例えばワークの溶接部からの反射光に基づいて溶接した打点を照合している（例えば、特許文献１）。
【０００３】
近年、自動車の車体の溶接では、スポット溶接であってもリモートレーザー溶接が行われている。リモートレーザー溶接とは、長焦点のレーザビームをミラーによって溶接部を走査させて溶接するものである。
【０００４】
このようなリモートレーザー溶接では、一打点（一つのスポットを溶接する工程）において溶接用レーザー照射、検査用レーザー照射等の多段階のレーザー照射を行うため、レーザー照射のＯＮ／ＯＦＦのみを基準に一打点における打点開始と打点終了を検知することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１６７６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は、リモートレーザー溶接であっても一打点における打点開始と打点終了を正確に検知することができるレーザー溶接装置及びレーザー溶接方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、レーザー光を照射するレーザー照射ヘッドと、前記レーザー光を集光してワーク上で走査させる光学系と、前記レーザー光の前記ワークからの反射光を受光する受光部と、前記受光部が受光する反射光に基づいて一打点の打点開始及び打点終了を判断する制御手段と、を備えるレーザー溶接装置であって、前記受光部は、反射光のうちレーザー反射光及びプラズマ光のみを受光し、前記制御手段は、前記反射光の強度が所定値以上である時間が所定時間以上であれば打点開始と判断し、前記反射光の強度が所定値以下である時間が所定時間以上であれば打点終了と判断するものである。
【０００９】
請求項２においては、ワークにレーザー光を照射し、該レーザー光の該ワークからの反射光を受光し、受光する反射光に基づいて一打点の打点開始及び打点終了を判定するレーザー溶接方法であって、反射光のうちレーザー反射光及びプラズマ光のみを受光し、前記反射光の強度が所定値以上である時間が所定時間以上であれば打点開始と判断し、前記反射光の強度が所定値以下である時間が所定時間以上であれば打点終了と判断するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレーザー溶接装置及びレーザー溶接方法によれば、リモートレーザー溶接であっても一打点における打点開始と打点終了を正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】レーザー溶接装置の構成を示した模式図。
【図２】レーザー溶接工程の流れを示したフローチャート図。
【図３】レーザー溶接工程の作用を示したグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を用いて、レーザー溶接装置１００の構成について説明する。
なお、図１では、レーザー溶接装置１００の構成を模式的に表している。また、図１では、説明を分かり易くするため、照射レーザー光を実線で表し、反射光を二点鎖線で表し、電気信号線を破線で表している。
【００１３】
レーザー溶接装置１００は、本発明のレーザー溶接装置に係る実施形態である。レーザー溶接装置１００は、レーザー光をワークＷに照射し、ワークＷを局部的に溶融及び凝固させることによって接合する装置である。
【００１４】
なお、本実施形態のワークＷは、２枚の鋼板１０１・１０２を重ねあわせたものであって、レーザー溶接装置１００によって溶接用レーザー光が照射され、溶接部Ｙが形成されるものとする。
【００１５】
レーザー溶接装置１００は、レーザー照射ヘッド１０と、光学系２０と、受光部３０と、制御手段としてのコントローラ５０と、を備えている。
【００１６】
レーザー照射ヘッド１０は、レーザー発振器（図示略）によって発振され、光路１１によって導かれたレーザー光をワークＷに照射するものである。光路１１は、ミラーによってレーザー光を折り返して伝送する、あるいは、光ファイバーによってレーザー光を自在に湾曲して伝送するものである。
【００１７】
光学系２０は、複数枚のミラー２５・２５を備えている。光学系２０は、複数枚のミラー２５・２５を調整することによって、レーザー照射ヘッド１０によって照射されたレーザー光を適切なサイズへ集光し、ワークＷ上で走査させるものである。
【００１８】
受光部３０は、検査用レーザー光の溶接部Ｙからの反射光を受光するものとする。受光部３０は、複数のミラー３５と、レーザー光受光部３１と、プラズマ光受光部３２と、赤外線受光部３３と、を備えている。
【００１９】
レーザー光受光部３１は、溶接部Ｙに吸収されなかったレーザー光自体（波長１０６０ｎｍ近傍）がミラー３５によって折り返され、受光される部分である。
【００２０】
プラズマ光受光部３２は、キーホール（溶接部Ｙの凹み）からの金属蒸発によって発生するプラズマ光（波長１１００ｎｍ以上）がミラー３５によって折り返され、受光される部分である。
【００２１】
赤外線受光部３３は、溶接部Ｙの溶解金属熱の放射による赤外線（波長６００ｎｍ以下）がミラー３５によって折り返され、受光される部分である。
【００２２】
コントローラ５０は、光学系２０と、受光部３０と、によって接続されている。コントローラ５０は、光学系２０を制御する機能を有している。また、コントローラ５０は、受光部３０に受光される反射光の強度に基づいて一打点（一つのスポットを溶接する工程）の打点開始及び打点終了を判断する機能を有している。
【００２３】
ここで、特記すべき事項として、本実施形態のコントローラ５０は、受光部３０のうち、レーザー光受光部３１に受光されるレーザー光、並びに、プラズマ光受光部３２に受光されるプラズマ光のみの強度に基づいてレーザー照射の打点開始及び打点終了を判断するものとする。
【００２４】
図２を用いて、レーザー溶接工程Ｓ１００の流れについて説明する。
なお、図２では、レーザー溶接工程Ｓ１００の流れをフローチャートによって表している。
【００２５】
レーザー溶接工程Ｓ１００は、本発明のレーザー溶接方法に係る実施形態である。レーザー溶接工程Ｓ１００は、ワークＷの溶接部Ｙからの反射光より一打点の打点開始及び打点終了を判断する打点を照合する工程である。
【００２６】
ステップＳ１１０において、コントローラ５０は、受光部３０によって、レーザー光受光部３１に受光されるレーザー光、並びに、プラズマ光受光部３２に受光されるプラズマ光のみを受光し、レーザー光及びプラズマ光のみを取得する。
【００２７】
ステップＳ１２０において、コントローラ５０は、取得したレーザー光及びプラズマ光の強度が設定強度Ｐ２以上であって、かつ、設定強度Ｐ２以上である時間が設定時間ｔ１以上である条件を満たすかを判断する（条件１）。つまり、取得したレーザー光及びプラズマ光の強度が、設定時間ｔ１以上連続して設定強度Ｐ２以上であるか否かを判断する。コントローラ５０は、「条件１」を満たす場合には、ステップＳ１３０に移行し、「条件１」を満たさない場合はステップＳ１１０に移行する。
【００２８】
ステップＳ１３０において、コントローラ５０は、一打点の打点開始と判断する。
【００２９】
ステップＳ１４０において、コントローラ５０は、引き続き受光部３０によって、レーザー光受光部３１に受光されるレーザー光、並びに、プラズマ光受光部３２に受光されるプラズマ光のみを受光し、レーザー光及びプラズマ光のみを取得する。
【００３０】
ステップＳ１５０において、コントローラ５０は、取得したレーザー光及びプラズマ光の強度Ｐが設定強度Ｐ１以下であって、かつ、設定強度Ｐ１以下である時間が設定時間ｔ２以上である条件を満たすかを判断する（条件２）。つまり、取得したレーザー光及びプラズマ光の強度が、設定時間ｔ２以上連続して設定強度Ｐ１以下であるか否かを判断する。コントローラ５０は、「条件２」を満たす場合には、ステップＳ１６０に移行し、「条件２」を満たさない場合はステップＳ１４０に移行する。
【００３１】
ステップＳ１６０において、コントローラ５０は、一打点の打点終了と判断する。
【００３２】
図３を用いて、レーザー溶接工程Ｓ１００の作用について説明する。
なお、図３では、レーザー溶接工程Ｓ１００の作用を一打点における反射光の光強度Ｐ（単位Ｗ）の時系列グラフによって表している。
【００３３】
本実施形態のレーザー溶接工程Ｓ１００では、まず、溶接用レーザー光をワークＷに照射して、その後、形成された溶接部Ｙにおいて検査用レーザー光を円形状の走査軌跡にて３周だけ走査して、反射光の強度の時間的周期変化により溶接部Ｙの溶接欠陥の有無を判定するものとする。
【００３４】
このように、一打点のレーザー溶接工程Ｓ１００は、溶接用レーザー光のワークＷへの照射を行う工程と、溶接用レーザー光を照射した後に検査用レーザー光のワークＷへの照射を行う工程と、を有する。
【００３５】
まず、ワークＷに溶接用レーザー光が照射される（打点開始）。なお、溶接用レーザー光の強度は、設定強度Ｐ２よりも十分大きいものとする。また、上述したように、コントローラ５０によって、レーザー光及びプラズマ光のみが取得される。
【００３６】
そして、取得したレーザー光及びプラズマ光の強度が打点開始から増加し、設定強度Ｐ２以上となった時点から設定時間ｔ１が経過すると、コントローラ５０によって、設定強度Ｐ２以上である時間が設定時間ｔ１以上である条件（条件１）を満たすと判断される（ステップＳ１２０）。
【００３７】
そして、コントローラ５０によって、「条件１」を満たした時点から設定時間ｔ１前の時点が打点開始であると判断される（ステップＳ１３０）。
【００３８】
次に、ワークＷの溶接部Ｙにおいて検査用レーザー光が円形状の走査軌跡にて３周される。なお、検査用レーザー光の強度は、設定強度Ｐ２よりも十分小さく、かつ、設定強度Ｐ１よりも十分大きいものとする。
【００３９】
そして、取得したレーザー光及びプラズマ光の強度が設定強度Ｐ１以下となった時点から設定時間ｔ２が経過すると、コントローラ５０によって、設定強度Ｐ１以下である時間が設定時間ｔ２以上である条件（条件２）を満たすと判断される（ステップＳ１５０）。
【００４０】
そして、コントローラ５０によって、「条件２」を満たした時点から設定時間ｔ２前の時点が打点終了であると判断される（ステップＳ１６０）。
【００４１】
レーザー溶接装置１００及びレーザー溶接工程Ｓ１００の効果について説明する。
レーザー溶接装置１００及びレーザー溶接工程Ｓ１００によれば、リモートレーザー溶接であっても一打点における打点開始と打点終了を正確に検知することができる。
【００４２】
すなわち、レーザー溶接装置１００及びレーザー溶接工程Ｓ１００によれば、打点開始及び打点終了の検知閾値と設定時間とを設けることによって、リモートレーザー溶接の複雑な反射光であっても打点開始と打点終了を正確に検知することができる。
【００４３】
また、レーザー溶接装置１００及びレーザー溶接工程Ｓ１００によれば、レーザー光及びプラズマ光のみを取得することによって、応答性の良い波形が得られ、打点開始及び打点終了の設定時間を短く設定できる。
【符号の説明】
【００４４】
１０      レーザー照射ヘッド
２０      光学系
３０      受光部
５０      コントローラ（制御手段）
１００    レーザー溶接装置
Ｐ        光強度
Ｐ１      設定強度
Ｐ２      設定強度
ｔ１      設定時間
ｔ２      設定時間
【図１】
0005967122.tif 000002
【図２】
0005967122.tif 000003
【図３】
0005967122.tif 000004