(57)【要約】【課題】ビードの断面形状にばらつきが生じることを抑制することができるレーザ溶接装置を提供することである。【解決手段】本発明にかかるレーザ溶接装置１は、溶接部３５にレーザ光２１を照射して溶接するレーザ溶接装置であって、溶接部３５にシールドガスを供給するシールドガス供給手段１５と、シールドガスの流量を制御するガス供給量制御手段１４と、溶接部３５から放射されたプラズマ光２２の光強度を測定する光強度測定手段１２と、光強度測定手段１２で測定された光強度の変化率を算出する変化率算出手段１３と、を備える。そして、ガス供給量制御手段１４は、算出された光強度の変化率に応じて溶接部３５に供給するシールドガスの流量を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接部にレーザ光を照射して溶接するレーザ溶接装置であって、
前記溶接部にシールドガスを供給するシールドガス供給手段と、
前記シールドガス供給手段から供給される前記シールドガスの流量を制御するガス供給量制御手段と、
前記溶接部から放射されたプラズマ光の光強度を測定する光強度測定手段と、
前記光強度測定手段で測定された光強度の変化率を算出する変化率算出手段と、を備え、
前記ガス供給量制御手段は、前記算出された光強度の変化率に応じて前記溶接部に供給するシールドガスの流量を制御する、
レーザ溶接装置。
【請求項２】
前記ガス供給量制御手段は、前記光強度の変化率が第１の閾値（ゼロよりも大きい値）以上の場合、前記シールドガスに含まれる不活性ガスの流量を増加させる、請求項１に記載のレーザ溶接装置。
【請求項３】
前記ガス供給量制御手段は、前記不活性ガスの流量を増加させた後、前記光強度の変化率が第２の閾値（ゼロよりも小さい値）以下となったタイミングで前記不活性ガスの流量を保持する、請求項２に記載のレーザ溶接装置。
【請求項４】
前記ガス供給量制御手段は、前記光強度の変化率が第３の閾値（ゼロよりも小さい値）以下の場合、前記シールドガスに含まれる酸素ガスの流量を増加させる、請求項１に記載のレーザ溶接装置。
【請求項５】
前記ガス供給量制御手段は、前記酸素ガスの流量を増加させた後、前記光強度の変化率が第４の閾値（ゼロよりも大きい値）以上となったタイミングで前記酸素ガスの流量を保持する、請求項４に記載のレーザ溶接装置。
【請求項６】
溶接部にシールドガスを供給しながらレーザ光を照射して溶接するレーザ溶接方法であって、
前記溶接部から放射されたプラズマ光の光強度を測定し、
前記測定した光強度の変化率を算出し、
前記算出された光強度の変化率に応じて前記溶接部に供給するシールドガスの流量を制御する、
レーザ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ溶接装置、及びレーザ溶接方法に関し、特に溶接部にシールドガスを供給しながら溶接するレーザ溶接装置、及びレーザ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ溶接は、レーザ光を加熱源として溶接を行う溶接方法である。２枚の金属板を積層して溶接する場合は、２枚の金属板を重ね合わせた後、レーザ光を照射して走査する。これにより、レーザ光が照射されている部分が加熱されて２枚の金属板が溶融し、２枚の金属板の溶融液が混合した後に凝固することで、２枚の金属板が積層された状態で接合される。このとき、溶接部に供給されるシールドガスに応じて、ビードの断面形状が変化する。
【０００３】
特許文献１には、不活性ガスと酸素ガスとの混合ガスをシールドガスとして用いているレーザ溶接装置に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３０３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
背景技術で説明したように、溶接部にシールドガスを供給しながらレーザ光を照射して溶接するレーザ溶接装置では、溶接部に供給されるシールドガスに応じて、ビードの断面形状が変化する。例えば、シールドガスとして不活性ガスを用いるとビードの断面がワインカップ形状（図２参照）となる。また、シールドガスとして不活性ガスと酸素ガスとを混合したガスを用いると、ビードの断面がタンブラー形状（図３参照）となる。
【０００６】
このように、溶接部にシールドガスを供給しながら溶接する場合は、シールドガスの種類や供給量を制御することでビードの断面形状を調整することができる。しかしながら、溶接する際にシールドガスの供給量にばらつきがあると、溶接部におけるビードの断面形状にばらつきが生じ、溶接不良が生じるという問題がある。
【０００７】
上記課題に鑑み本発明の目的は、ビードの断面形状にばらつきが生じることを抑制することができるレーザ溶接装置、及びレーザ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】
【０００８】
本発明にかかるレーザ溶接装置は、溶接部にレーザ光を照射して溶接するレーザ溶接装置であって、前記溶接部にシールドガスを供給するシールドガス供給手段と、前記シールドガス供給手段から供給される前記シールドガスの流量を制御するガス供給量制御手段と、前記溶接部から放射されたプラズマ光の光強度を測定する光強度測定手段と、前記光強度測定手段で測定された光強度の変化率を算出する変化率算出手段と、を備える。そして、前記ガス供給量制御手段は、前記算出された光強度の変化率に応じて前記溶接部に供給するシールドガスの流量を制御する。
【０００９】
本発明にかかるレーザ溶接方法は、溶接部にシールドガスを供給しながらレーザ光を照射して溶接するレーザ溶接方法であって、前記溶接部から放射されたプラズマ光の光強度を測定し、前記測定した光強度の変化率を算出し、前記算出された光強度の変化率に応じて前記溶接部に供給するシールドガスの流量を制御する。
【００１０】
本発明にかかるレーザ溶接装置およびレーザ溶接方法では、溶接部から放射されたプラズマ光の光強度を測定し、測定した光強度の変化率を算出し、光強度の変化率に応じて溶接部に供給するシールドガスの流量を制御している。よって、シールドガスの供給状態をリアルタイムでモニタリングしながら、シールドガスの供給量が適切な量になるようにフィードバック制御することができる。したがって、シールドガスの供給量がばらつくことを抑制することができ、溶接部におけるビードの断面形状にばらつきが生じることを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、ビードの断面形状にばらつきが生じることを抑制することができるレーザ溶接装置、及びレーザ溶接方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態にかかるレーザ溶接装置を示す図である。
【図２】溶接部のビード形状を示す断面図である（ワインカップ形状）。
【図３】溶接部のビード形状を示す断面図である（タンブラー形状）。
【図４】溶接部から放射されたプラズマ光の光強度を示す図である。
【図５】溶接部から放射されたプラズマ光の光強度を示す図である。
【図６】実施の形態にかかるレーザ溶接装置の制御フローを示すフローチャートである（ビード形状がワインカップ形状の場合）。
【図７】溶接部から放射されたプラズマ光の光強度（上図）、及び光強度の時間微分（下図）を示す図である。
【図８】実施の形態にかかるレーザ溶接装置の制御フローを示すフローチャートである（ビード形状がタンブラー形状の場合）。
【図９】溶接部から放射されたプラズマ光の光強度（上図）、及び光強度の時間微分（下図）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、本実施の形態にかかるレーザ溶接装置１を示す図である。図１に示すように、レーザ溶接装置１は、レーザ光源１０、本体部１１、光強度測定手段１２、変化率算出手段１３、ガス供給量制御手段１４、シールドガス供給手段１５、及びノズル１６、１７を備える。
【００１４】
レーザ光源１０は、レーザ光を生成する装置である。レーザ光には、例えば炭酸ガスレーザやＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザを用いることができる。レーザ光源１０で生成されたレーザ光は、本体部１１を通過して被溶接材１８の表面に導かれる。
【００１５】
被溶接材１８の表面にレーザ光２１が照射されると被溶接材１８が溶接される。例えば、図２、図３に示すように、被溶接材１８は２枚の金属板３１、３２が積層された部材である。この積層された２枚の金属板３１、３２の溶接部３５にレーザ光を照射すると、上部の金属板３１が貫通し、また下部の金属板３２の上面が溶融し、２枚の金属板３１、３２の溶融液が混合した溶融池（後に形成されるビード４１、４２の形状に対応している）が生成される。その後、この溶融池が冷却されて凝固することで、２枚の金属板３１、３２が接合される。このとき溶接部３５にはビード４１、４２が形成される。また、溶接している際、溶接部３５（溶融池）からプラズマ光２２が放射される。
【００１６】
２枚の金属板３１、３２を溶接する際は、被溶接材１８の表面においてレーザ光２１を走査させる。例えば、本体部１１（レーザ光２１）を固定し、被溶接材１８を載置しているステージ（不図示）を移動させるように構成することで、被溶接材１８の表面においてレーザ光２１を走査させることができる。また、被溶接材１８を載置しているステージ（不図示）を固定し、本体部１１（レーザ光２１）を移動させるように構成することで、被溶接材１８の表面においてレーザ光２１を走査させることができる。なお、本体部１１（レーザ光２１）および被溶接材１８の両方を移動可能に構成してもよい。
【００１７】
図１に示す光強度測定手段１２は、溶接部３５から放射されたプラズマ光２２の光強度を測定する。光強度測定手段１２には、例えばフォトダイオードを用いることができる。また、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサを用いて、プラズマ光２２の光強度を観測してもよい。光強度測定手段１２で測定された光強度は、変化率算出手段１３に供給される。
【００１８】
変化率算出手段１３は、光強度測定手段１２で測定された光強度の変化率を算出する。例えば、変化率算出手段１３は、光強度の時間関数（図７の上図参照）に対して時間微分をおこなうことで、光強度の変化率を算出することができる（図７の下図参照）。
【００１９】
ガス供給量制御手段１４は、シールドガス供給手段１５を制御する。シールドガス供給手段１５は、被溶接材１８の溶接部３５にシールドガスを供給する。例えば、シールドガスには窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガスを用いることができる。シールドガスに不活性ガスを用いることで、溶接部（ビード）の酸化を抑制することができる。また、不活性ガスに酸素ガスを混合したガスをシールドガスとして用いてもよい。
【００２０】
シールドガス供給手段１５は、配管２６を介してノズル１６に不活性ガスを供給する。また、シールドガス供給手段１５は、配管２７を介してノズル１７に酸素ガスを供給する。シールドガス供給手段１５は、ノズル１６に供給する不活性ガスの流量とノズル１７に供給する酸素ガスの流量を調整することで、シールドガスに含まれる不活性ガスと酸素ガスの割合を調整することができる。
【００２１】
例えば、図２に示すようにビード４１の断面形状をワインカップ形状とする場合は、シールドガスとして不活性ガスのみ（または、酸素ガスを少量含んでいてもよい）を用いる。この場合は、ビード４１の酸化を防止することができる。また、溶融池（ビード４１に対応）の表面における幅を広くすることができるので、溶接ワイヤを使用する際に溶接ワイヤの供給位置の適正範囲を広げることができる。
【００２２】
また、例えば、図３に示すようにビード４２の断面形状をタンブラー形状とする場合は、シールドガスとして不活性ガスと酸素ガスの混合ガスを用いる（例えば、不活性ガスに対して酸素ガスを体積比で２０％混合する）。この場合は、金属板３１と金属板３２との接合幅を大きくすることができ、接合強度を強くすることができる。また、金属板３１と金属板３２との収縮量の差を小さくすることができ、溶接ひずみを低減させることができる。
【００２３】
図４は、溶接部から放射されたプラズマ光の光強度を示す図であり、光強度の時間関数を示している。図４に示すように、シールドガスとして不活性ガスのみを用いた場合（ビードの断面形状がワインカップ形状の場合）は、シールドガスとして不活性ガスと酸素ガスの混合ガスを用いた場合（ビードの断面形状がタンブラー形状の場合）よりも光強度が小さくなる。図４に示す場合は、シールドガスとして不活性ガスのみを用いた場合、及び不活性ガスと酸素ガスの混合ガスを用いた場合の両方において光強度が安定しているため、それぞれのビードの断面形状が安定している。
【００２４】
一方、図５に示すように、シールドガスとして不活性ガスと酸素ガスの混合ガスを用いて溶接している際に酸素ガスが不足すると、溶接部３５から放射されるプラズマ光の光強度が低下する。このとき、溶接部３５のビードの断面形状はタンブラー形状からワインカップ形状へと変化する。このように、シールドガスの供給量にばらつきがあると、溶接部３５におけるビードの断面形状にばらつきが生じるため、溶接不良の原因となる。
【００２５】
本実施の形態にかかるレーザ溶接装置１では、溶接部３５から放射されたプラズマ光の光強度を光強度測定手段１２を用いて測定し、測定した光強度の変化率を変化率算出手段１３を用いて算出し、光強度の変化率に応じて溶接部３５に供給するシールドガスの流量を制御することでこの問題を解決している。以下、本実施の形態にかかるレーザ溶接装置１の制御方法について詳細に説明する。
【００２６】
まず、ビードの断面形状をワインカップ形状とする場合（図２参照）について、図６に示すフローチャートおよび図７を用いて説明する。ビードの断面形状をワインカップ形状とする場合は、シールドガスとして不活性ガスのみ（または、酸素ガスを少量含んでいてもよい）を用いる。溶接部３５にシールドガスを供給しながらレーザ光を走査して溶接している間、レーザ溶接装置１は図６に示す処理を実施する。
【００２７】
まず、光強度測定手段１２は、溶接部３５から放射されたプラズマ光２２の光強度を測定する（ステップＳ１）。次に、変化率算出手段１３は、光強度測定手段１２で測定された光強度の変化率を算出する（ステップＳ２）。例えば、変化率算出手段１３は、図７の上図に示す光強度（Ｖ）の時間関数に対して時間微分をおこなうことで、光強度の変化率を算出する。
【００２８】
次に、ガス供給量制御手段１４は、変化率算出手段１３で算出された光強度の変化率が予め定められた閾値ａ（第１の閾値：ａ＞０）以上であるか判断する（ステップＳ３）。変化率算出手段１３で算出された光強度の変化率が閾値ａよりも小さい場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、ガス供給量制御手段１４は、溶接部３５に供給されているシールドガスの供給量を変えることなくステップＳ１〜Ｓ３の動作を繰り返す。この状態はシールドガスが溶接部３５に安定して供給されている状態を示しており（図７の区間ｔ１に対応）、ビードの断面形状も安定している。
【００２９】
一方、変化率算出手段１３で算出された光強度の変化率が閾値ａ以上の場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ガス供給量制御手段１４は、シールドガス供給手段１５を制御して、ノズル１６から供給される不活性ガスの流量を増加させる（ステップＳ４）。つまり、図７のタイミングｔ２に示すように、光強度の変化率が閾値ａ以上となった場合は、溶接部３５から放射されたプラズマ光２２の光強度が大幅に増加したことを示している。この原因は、酸素ガスの混入（供給過多）や不活性ガスが不足していることが想定される。このため、ガス供給量制御手段１４は、シールドガス供給手段１５を制御して、ノズル１６から供給される不活性ガスの流量を増加させる。このように不活性ガスの流量を増加させることで、ビードの断面形状がワインカップ形状となるようにすることができ、溶融池の表面における幅が狭くなることや、金属板同士の接合幅が大きくなり過ぎることを抑制することができる。
【００３０】
その後、光強度測定手段１２は、再び、溶接部３５から放射されたプラズマ光２２の光強度を測定する（ステップＳ５）。次に、変化率算出手段１３は、光強度測定手段１２で測定された光強度の変化率を算出する（ステップＳ６）。
【００３１】
そして、ガス供給量制御手段１４は、変化率算出手段１３で算出された光強度の変化率が予め定められた閾値ｂ（第２の閾値：ｂ＜０）以下であるか判断する（ステップＳ７）。変化率算出手段１３で算出された光強度の変化率が閾値ｂよりも大きい場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、ガス供給量制御手段１４は、溶接部３５に供給されている不活性ガスの流量を増加させて（ステップＳ４）、ステップＳ５〜Ｓ７の動作を繰り返す。この状態は不活性ガスの流量を増やしたが、不活性ガスの流量がまだ不足している状態を示している。
【００３２】
一方、変化率算出手段１３で算出された光強度の変化率が閾値ｂ以下の場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、ガス供給量制御手段１４は、現在ノズル１６から供給されている不活性ガスの流量を保持する（ステップＳ８）。つまり、図７のタイミングｔ３に示すように、光強度の変化率が閾値ｂ以下となった場合は、不活性ガスの流量が増加してプラズマ光２２の光強度が低下し、溶接部３５から放射されたプラズマ光２２の光強度が定常状態に戻ったことを示している。よって、ガス供給量制御手段１４は、このタイミングでの不活性ガスの流量を保持する。これにより、シールドガスの供給状態を適切な状態に保持することができる。
【００３３】
その後、ステップＳ１〜Ｓ８の動作を繰り返すことで、シールドガスの供給状態をリアルタイムでモニタリングしながら、シールドガスの供給量が適切な量になるようにフィードバック制御することができる。
【００３４】
なお、ステップＳ４〜Ｓ７の動作を繰り返しても光強度の変化率が閾値ｂ以下とならない場合は、レーザ溶接装置の設備異常であると考えられる。この場合は、レーザ溶接を中止する。
【００３５】
また、閾値ａ、ｂは、例えば次の方法を用いて予め求めることができる。まず、良品におけるプラズマ光の光強度の波形をフーリエ変換し、ノイズとなる高周波成分を特定する。その後、ローパスフィルタでノイズ成分を除去する。そして、ローパスフィルタを通した後のプラズマ光の光強度の波形を時間微分した関数（ｄＶ／ｄｔ）を求め、当該関数（ｄＶ／ｄｔ）の溶接時間の平均値μと標準偏差σを求める。例えば、標準偏差σの３倍の値を用いて閾値を設定する場合は、閾値ａはμ＋３σ、閾値ｂはμ−３σとなる。なお、平均値μは光強度の波形を時間微分した値の平均値であるため、０に近い値となる。また、プラズマ光の光強度の変化に対しての感度を高くするために、標準偏差σの２倍の値を用いて閾値ａ、ｂを設定してもよい。逆に、プラズマ光の光強度の変化に対しての感度を低くするために、標準偏差σの４倍の値を用いて閾値ａ、ｂを設定してもよい。
【００３６】
なお、上記で説明した閾値ａ、ｂの設定方法は一例であり、本実施の形態にかかるレーザ溶接装置では、他の方法を用いて閾値ａ、ｂを設定するようにしてもよい。
【００３７】
次に、ビードの断面形状をタンブラー形状とする場合（図３参照）について、図８に示すフローチャートおよび図９を用いて説明する。ビードの断面形状をタンブラー形状とする場合は、シールドガスとして不活性ガスと酸素ガスの混合ガスを用いる。溶接部３５にシールドガスを供給しながらレーザ光を走査して溶接している間、レーザ溶接装置１は図８に示す処理を実施する。
【００３８】
まず、光強度測定手段１２は、溶接部３５から放射されたプラズマ光２２の光強度を測定する（ステップＳ１１）。次に、変化率算出手段１３は、光強度測定手段１２で測定された光強度の変化率を算出する（ステップＳ１２）。例えば、変化率算出手段１３は、図９の上図に示す光強度（Ｖ）の時間関数に対して時間微分をおこなうことで、光強度の変化率を算出する。
【００３９】
次に、ガス供給量制御手段１４は、変化率算出手段１３で算出された光強度の変化率が予め定められた閾値ｃ（第３の閾値：ｃ＜０）以下であるか判断する（ステップＳ１３）。変化率算出手段１３で算出された光強度の変化率が閾値ｃよりも大きい場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、ガス供給量制御手段１４は、溶接部３５に供給されているシールドガスの供給量を変えることなくステップＳ１１〜Ｓ１３の動作を繰り返す。この状態はシールドガスが溶接部３５に安定して供給されている状態を示しており（図９の区間ｔ１１に対応）、ビードの断面形状も安定している。
【００４０】
一方、変化率算出手段１３で算出された光強度の変化率が閾値ｃ以下の場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、ガス供給量制御手段１４は、シールドガス供給手段１５を制御して、ノズル１６から供給される酸素ガスの流量を増加させる（ステップＳ１４）。つまり、図９のタイミングｔ１２に示すように、光強度の変化率が閾値ｃ以下となった場合は、溶接部３５から放射されたプラズマ光２２の光強度が大幅に低下したことを示している。この原因は、酸素ガスが不足していること（つまり、不活性ガスに対する酸素ガスの体積割合が低下している）が想定される。このため、ガス供給量制御手段１４は、シールドガス供給手段１５を制御して、ノズル１７から供給される酸素ガスの流量を増加させる。このように酸素ガスの流量を増加させることで、ビードの断面形状がタンブラー形状となるようにすることができ、金属板同士の接合幅が小さくなり過ぎることを抑制することができる。
【００４１】
その後、光強度測定手段１２は、再び、溶接部３５から放射されたプラズマ光２２の光強度を測定する（ステップＳ１５）。次に、変化率算出手段１３は、光強度測定手段１２で測定された光強度の変化率を算出する（ステップＳ１６）。
【００４２】
そして、ガス供給量制御手段１４は、変化率算出手段１３で算出された光強度の変化率が予め定められた閾値ｄ（第４の閾値：ｄ＞０）以上であるか判断する（ステップＳ１７）。変化率算出手段１３で算出された光強度の変化率が閾値ｄよりも小さい場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）、ガス供給量制御手段１４は、溶接部３５に供給されている酸素ガスの流量を増加させて（ステップＳ１４）、ステップＳ１５〜Ｓ１７の動作を繰り返す。この状態は酸素ガスの流量を増やしたが、酸素ガスの流量がまだ不足している状態を示している。
【００４３】
一方、変化率算出手段１３で算出された光強度の変化率が閾値ｄ以上の場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、ガス供給量制御手段１４は、現在ノズル１７から供給されている酸素ガスの流量を保持する（ステップＳ１８）。つまり、図９のタイミングｔ１３に示すように、光強度の変化率が閾値ｄ以上となった場合は、酸素ガスの流量が増加してプラズマ光２２の光強度が増加し、溶接部３５から放射されたプラズマ光２２の光強度が定常状態に戻ったことを示している。よって、ガス供給量制御手段１４は、このタイミングでの酸素ガスの流量を保持する。これにより、シールドガスの供給状態を適切な状態に保持することができる。
【００４４】
その後、ステップＳ１１〜Ｓ１８の動作を繰り返すことで、シールドガスの供給状態をリアルタイムでモニタリングしながら、シールドガスの供給量が適切な量になるようにフィードバック制御することができる。
【００４５】
なお、ステップＳ１４〜Ｓ１７の動作を繰り返しても光強度の変化率が閾値ｄ以上とならない場合は、レーザ溶接装置の設備異常であると考えられる。この場合は、レーザ溶接を中止する。
【００４６】
また、閾値ｃ、ｄは、上記で説明した閾値ａ、ｂの設定方法と同様の方法を用いて設定することができる。例えば、標準偏差σの３倍の値を用いて閾値を設定する場合は、閾値ｃはμ−３σ、閾値ｄはμ＋３σとなる。なお、上記で説明した閾値ｃ、ｄの設定方法は一例であり、本実施の形態にかかるレーザ溶接装置では、他の方法を用いて閾値ｃ、ｄを設定するようにしてもよい。
【００４７】
背景技術で説明したように、溶接部にシールドガスを供給しながらレーザ光を照射して溶接するレーザ溶接装置では、溶接部に供給されるシールドガスに応じて、ビードの断面形状が変化する。例えば、シールドガスとして不活性ガスを用いるとビードの断面がワインカップ形状（図２参照）となる。また、シールドガスとして不活性ガスと酸素ガスとを混合したガスを用いると、ビードの断面がタンブラー形状（図３参照）となる。
【００４８】
このように、溶接部にシールドガスを供給しながら溶接する場合は、シールドガスの種類や供給量を制御することでビードの断面形状を調整することができる。しかしながら、溶接する際にシールドガスの供給量にばらつきがあると、溶接部におけるビードの断面形状にばらつきが生じ、溶接不良が生じるという問題があった。
【００４９】
そこで本実施の形態にかかるレーザ溶接装置１では、溶接部３５から放射されたプラズマ光の光強度を光強度測定手段１２を用いて測定し、測定した光強度の変化率を変化率算出手段１３を用いて算出し、光強度の変化率に応じて溶接部に供給するシールドガスの流量を制御している。よって、シールドガスの供給状態をリアルタイムでモニタリングしながら、シールドガスの供給量が適切な量になるようにフィードバック制御することができる。したがって、シールドガスの供給量がばらつくことを抑制することができ、溶接部におけるビードの断面形状にばらつきが生じることを抑制することができる。これにより、溶接不良が生じることを抑制することができる。
【００５０】
特に本実施の形態にかかるレーザ溶接装置１では、光強度の変化率を用いてシールドガスの供給量の適否を判断しているので、フィードバック制御時の応答速度を速くすることができる。つまり、プラズマ光の光強度を用いてシールドガスの供給量の適否を判断した場合は、光強度が低下した後にシールドガスの供給量が不適切であると判断することになる。この場合は、光強度が低下するまでの長い時間、溶接不良が続くため溶接の品質が低下する。一方、光強度の変化率を用いてシールドガスの供給量の適否を判断した場合は、光強度の低下の兆候を即座にとらえることができるため、光強度が低下するまで待つことなく、シールドガスの供給量を適切な量にフィードバック制御することができる。よって、溶接不良を低減することができ溶接の品質を向上させることができる。
【００５１】
以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、ビードの断面形状にばらつきが生じることを抑制することができるレーザ溶接装置、及びレーザ溶接方法を提供することができる。
【００５２】
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００５３】
１  レーザ溶接装置
１０  レーザ光源
１１  本体部
１２  光強度測定手段
１３  変化率算出手段
１４  ガス供給量制御手段
１５  シールドガス供給手段
１６、１７  ノズル
１８  被溶接材
２１  レーザ光
２２  プラズマ光
２６、２７  配管
３１、３２  金属板
３５  溶接部
４１、４２  ビード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2016093825.tif 000006
【図５】
2016093825.tif 000007
【図６】
2016093825.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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