JP2021146351A - Laser welding device and laser beam position deviation detection method in laser welding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ溶接装置およびレーザ溶接装置におけるレーザ光の位置ずれ検出方法に関する。 The present invention relates to a laser welding apparatus and a method for detecting a displacement of laser light in a laser welding apparatus.
金属板を連続して製造する際、互いに隣接した二つの金属板の端部間を溶接することが行われており、板厚が薄い場合は、金属板の端部にラップ代を持たせることが多いが、板厚が厚い場合は、金属板の端部にラップ代を待たせず、突合せ溶接を行う場合が多い。レーザ溶接で突合せ溶接を行う場合、レーザ光を照射する位置がずれると、溶接部の強度が不足したり、溶接できなかったりする場合も発生する。 When manufacturing metal plates continuously, welding is performed between the ends of two metal plates adjacent to each other, and if the plate thickness is thin, the ends of the metal plates should have a wrap allowance. However, when the plate thickness is thick, butt welding is often performed without waiting for the wrap allowance at the end of the metal plate. When butt welding is performed by laser welding, if the position of irradiating the laser beam shifts, the strength of the welded portion may be insufficient or welding may not be possible.
このようなレーザ溶接装置では、溶接不良の発生を抑制するためにレーザ光を端部間に精度よく照射させる必要があるため、定期的にレーザ光の照射位置と端部間の中心位置とのずれを検査し、検査結果に応じてレーザ光の照射位置を補正する必要がある。 In such a laser welding device, it is necessary to accurately irradiate the laser beam between the ends in order to suppress the occurrence of welding defects. Therefore, the irradiation position of the laser beam and the center position between the ends are periodically arranged. It is necessary to inspect the deviation and correct the irradiation position of the laser beam according to the inspection result.
例えば、特許文献1には、レーザ溶接により二枚の金属ストリップの両端を突合わせ溶接するに際し、前記金属ストリップの突合わせ線上の少なくとも二点にレーザビームをスポット照射し、次いで前記スポット照射点間をレーザ溶接した後に、前記スポット照射点と前記金属ストリップの突合わせ線との位置を検査して、レーザビームの照射位置の修正を行うことを特徴とするレーザ溶接におけるレーザビーム照射位置の設定方法が開示されている。
For example, in
特許文献1には、レーザ光の位置ずれの具体的な検査方法についての記載はないが、通常、作業者が溶接部を含む端部間を切り出すことによりサンプルを採取して目視やマイクロスコープを用いて検査していた。しかしながら、目視の場合には、精度が不足し、マイクロスコープを用いた方法では、検出作業に要する手間や時間が嵩んでしまう虞があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、レーザ光の位置ずれ検出作業の精度を確保しつつ作業に要する手間や時間を減らすことのできるレーザ溶接装置およびレーザ溶接装置におけるレーザ光の位置ずれ検出方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a laser welding apparatus and laser welding capable of reducing the labor and time required for the work while ensuring the accuracy of the position shift detection work of the laser beam. An object of the present invention is to provide a method for detecting a position shift of a laser beam in an apparatus.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるレーザ溶接装置は、互いに隣接した二つの金属板の端部間にレーザ光を照射して当該端部間を溶接した溶接部を前記金属板の端部に平行な溶接進行方向に形成可能なレーザ照射部と、前記レーザ照射部と一体に前記溶接進行方向に移動可能に設けられるとともに当該レーザ照射部の前記溶接進行方向の後方側に位置されたセンサを有し、前記センサによって取得された前記溶接部の形状データに基づいて前記レーザ光の照射位置と前記端部間の中心位置とのずれを検出可能な検出装置と、を備える。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the laser welding apparatus according to the present invention irradiates a laser beam between the ends of two metal plates adjacent to each other and welds the ends. A laser irradiation unit capable of forming in the welding progress direction parallel to the end of the metal plate, and a laser irradiation unit that can be moved in the welding progress direction integrally with the laser irradiation unit and in the welding progress direction of the laser irradiation unit. A detection device having a sensor located on the rear side and capable of detecting a deviation between the irradiation position of the laser beam and the center position between the ends based on the shape data of the welded portion acquired by the sensor. , Equipped with.
また、前記レーザ照射部は、前記溶接部として一つまたは前記溶接進行方向に互いに間隔をあけて複数のスポット溶接部を形成し、前記センサは、前記スポット溶接部の形状データを取得し、前記検出装置は、前記形状データにおける前記スポット溶接部の外縁部と前記溶接進行方向と直交した線分との第一交点と前記中心位置との間の第一距離と、前記外縁部と前記線分との第二交点と前記中心位置との間の第二距離と、の比から前記照射位置と前記中心位置とのずれ量を算出する処理装置を有している。 Further, the laser irradiation unit forms one spot welded portion as the welded portion or a plurality of spot welded portions spaced apart from each other in the welding progress direction, and the sensor acquires shape data of the spot welded portion, and the sensor obtains the shape data of the spot welded portion. The detection device includes the first distance between the first intersection of the outer edge portion of the spot welded portion and the line segment orthogonal to the welding traveling direction and the center position in the shape data, and the outer edge portion and the line segment. It has a processing device that calculates the amount of deviation between the irradiation position and the center position from the ratio of the second intersection with the second intersection and the second distance between the center positions.
また、前記センサと一体に前記溶接進行方向に移動可能に設けられるとともに当該センサの前記溶接進行方向の後方側に位置されたスエージング加工部を備え、前記センサは、前記レーザ照射部または前記スエージング加工部に取り付けられる。 Further, the sensor is provided integrally with the sensor so as to be movable in the welding progress direction, and is provided with a swaying processed portion located on the rear side of the sensor in the welding progress direction. It is attached to the aging part.
また、本発明にかかるレーザ溶接装置におけるレーザ光の位置ずれ検出方法は、レーザ照射部が互いに隣接した二つの金属板の端部間にレーザ光を照射して当該端部間を溶接した溶接部を前記金属板の端部に平行な溶接進行方向に形成する第一ステップと、前記レーザ照射部と一体に前記溶接進行方向に移動可能に設けられるとともに当該レーザ照射部の前記溶接進行方向の後方側に位置された検出装置のセンサが、前記レーザ照射部と一体に移動しながら前記溶接部の形状データを取得する第二ステップと、前記溶接部の形状データに基づいて前記レーザ光の照射位置と前記端部間の中心位置とのずれを検出する第三ステップと、を含む。 Further, in the method for detecting the displacement of the laser beam in the laser welding apparatus according to the present invention, the welding portion in which the laser irradiation portion irradiates the laser beam between the ends of two metal plates adjacent to each other and welds between the ends. Is provided so as to be movable in the welding progress direction integrally with the laser irradiation portion and the first step of forming the metal plate in the welding progress direction parallel to the end portion of the metal plate, and behind the laser irradiation portion in the welding progress direction. The second step in which the sensor of the detection device located on the side acquires the shape data of the welded portion while moving integrally with the laser irradiation portion, and the irradiation position of the laser beam based on the shape data of the welded portion. And a third step of detecting the deviation from the center position between the ends.
また、前記第一ステップでは、前記レーザ照射部が前記溶接部として一つまたは前記溶接進行方向に互いに間隔をあけて複数のスポット溶接部を形成し、前記第二ステップでは、前記センサが前記スポット溶接部の形状データを取得し、前記第三ステップでは、前記検出装置の処理装置が、前記形状データにおける前記スポット溶接部の外縁部と前記溶接進行方向と直交した線分との第一交点と前記中心位置との間の第一距離と、前記外縁部と前記線分との第二交点と前記中心位置との間の第二距離と、の比から前記照射位置と前記中心位置とのずれ量を算出する。 Further, in the first step, the laser irradiation portion forms one spot welded portion as the welded portion or a plurality of spot welded portions spaced apart from each other in the welding progress direction, and in the second step, the sensor serves as the spot. The shape data of the welded portion is acquired, and in the third step, the processing device of the detection device sets the outer edge portion of the spot welded portion in the shape data and the first intersection of the line segment orthogonal to the welding progress direction. The deviation between the irradiation position and the center position from the ratio of the first distance between the center position and the second distance between the second intersection of the outer edge portion and the line segment and the center position. Calculate the amount.
本発明によれば、レーザ光の位置ずれ検出作業に要する手間や時間を減らすことのできるレーザ溶接装置およびレーザ溶接装置におけるレーザ光の位置ずれ検出方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a laser welding apparatus and a method for detecting the displacement of a laser beam in a laser welding apparatus, which can reduce the labor and time required for the operation of detecting the displacement of the laser beam.
以下、本発明の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および効果は、一例である。本発明は、以下の実施形態および変形例に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果(派生的な効果も含む)のうち少なくとも一つを得ることが可能である。 Hereinafter, exemplary embodiments and modifications of the present invention will be disclosed. The configurations of the embodiments and modifications shown below, as well as the actions and effects brought about by the configurations, are examples. The present invention can also be realized by configurations other than those disclosed in the following embodiments and modifications. Further, according to the present invention, it is possible to obtain at least one of various effects (including derivative effects) obtained by the configuration.
また、以下に開示される実施形態および変形例には、同様の構成要素が含まれる。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される。なお、本明細書では、序数は、部品や、部材、部位、位置、方向等を区別するためだけに用いられており、順番や優先度を示すものではない。 In addition, the embodiments and modifications disclosed below include similar components. Therefore, in the following, common reference numerals will be given to these similar components, and duplicate explanations will be omitted. In this specification, the ordinal number is used only for distinguishing parts, members, parts, positions, directions, etc., and does not indicate the order or priority.
[実施形態]
図1は、実施形態のレーザ溶接装置1の模式図であり、図2は、レーザ溶接装置1によって溶接される金属板2の斜視図である。金属板2は、例えば、鋼板や、アルミニウム板、銅板等である。なお、以下の説明では、便宜上、互いに直交する三方向が定義されている。X方向は、レーザ溶接装置1(レーザ照射部4)の進行方向に平行であるとともに金属板2の幅方向(短手方向)に平行であり、レーザ溶接装置1の進行方向を正方向とする。Y方向は、レーザ溶接装置1の進行方向に垂直であるとともに金属板2の幅方向(短手方向)に垂直であり、金属板2の進行方向を正方向とする。Z方向は、レーザ溶接装置1の高さ方向(上下方向)に平行であるとともに金属板2の厚さ方向に平行であり、上方を正方向とする。
[Embodiment]
FIG. 1 is a schematic view of the
また、以下の説明では、便宜上、X方向は前方と称され、X方向の反対方向(−X方向)は後方と称され、Y方向は右方と称され、Y方向の反対方向は左方と称され、Z方向は上方と称され、Z方向の反対方向は下方と称される場合がある。X方向は、溶接進行方向の一例であり、−X方向は、溶接進行方向の後方側の一例である。また、Y方向は、搬送方向等とも称される。 Further, in the following description, for convenience, the X direction is referred to as the front, the opposite direction of the X direction (-X direction) is referred to as the rear, the Y direction is referred to as the right, and the opposite direction of the Y direction is referred to as the left. The Z direction may be referred to as upward, and the opposite direction of the Z direction may be referred to as downward. The X direction is an example of the welding progress direction, and the −X direction is an example of the rear side of the welding progress direction. Further, the Y direction is also referred to as a transport direction or the like.
図1,2に示されるように、レーザ溶接装置1は、例えば、架台3や、レーザ照射部4、キャリッジ5、スエージング加工部6,7、後述する検出装置10等を備えている。レーザ溶接装置1では、Y方向に互いに隣接した二つの金属板2の端部2c,2d間にレーザ光L1が照射され、当該レーザ光L1によって溶接された溶接部15がX方向に形成されることにより、二つの金属板2が接続(一体化)される。溶接部15は、溶接ビード等とも称される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
二つの金属板2は、例えば、架台3に設けられた不図示の入側クランプおよび出側クランプに、端部2c,2d同士が突き合わされた状態で保持されている。端部2c,2d間には、金属板2のZ方向の上面2a側からその反対の下面2b側に向かってレーザ光L1が照射される。二つの金属板2のうちY方向の一方は、先行材とも称され、Y方向の反対方向の他方は、後行材とも称される。また、端部2c,2dは、突合せ部等とも称される。
The two
キャリッジ5は、架台3の不図示のレールにX方向に沿ってスライド可能に支持されている。本実施形態では、架台3に固定された金属板2に対して、レーザ照射部4がキャリッジ5と一体にX方向へ移動することによって、溶接部15がX方向に形成されていく。なお、レーザ溶接装置1は、この例には限定されず、例えば、金属板2が可動側となってレーザ照射部4に対して−X方向へ移動することにより、溶接部15がX方向に形成されるよう構成されてもよい。
The
また、キャリッジ5は、Y方向からの視線(図1参照)では、−X方向に向けて開放された略U字状に構成されている。このキャリッジ5の内面には、金属板2を切断可能なシャー8(図4参照)が取り付けられている。なお、シャー8は、図1では、便宜上、図示省略されている。キャリッジ5は、シャーキャリッジ等とも称される。
Further, the
レーザ照射部4は、例えば、加工ヘッド4aや、ベース4b等を有している。加工ヘッド4aおよびベース4bは、キャリッジ5に固定されるとともに、金属板2のZ方向に離間して位置されている。加工ヘッド4aは、不図示のレーザビーム発信器からミラー等が組み合わされた伝送チューブや光ファイバ等を介して伝送されたレーザ光L1を、所望のサイズやエネルギー密度に集光して端部2c,2d間の照射位置18へと照射可能である。レーザ照射部4は、レーザトーチ等とも称される。また、照射位置18は、照射エリア等とも称される。
The
スエージング加工部6は、レーザ照射部4のX方向、すなわち前方(上流側)に位置されている。スエージング加工部6は、Z方向に互いに離間して配置された一対のロール6a等を有している。スエージング加工部6は、例えば、一対のロール6aの間を金属板2がX方向に通過する過程で当該金属板2の端部2c,2d間をZ方向に潰して厚みを揃えたり、バリを均したりすることができる。
The aging
スエージング加工部7は、レーザ照射部4の−X方向、すなわち後方(下流側)に位置されている。スエージング加工部7は、Z方向に互いに離間して配置された一対のロール7a等を有している。スエージング加工部7は、例えば、一対のロール7aの間を金属板2がX方向に通過する過程で当該金属板2に形成された溶接部15をZ方向に潰して均すことができる。
The aging
検出装置10は、例えば、レーザセンサ11と、処理装置12と、を有している。ここで、本実施形態では、検出装置10は、レーザセンサ11から金属板2に向けてラインレーザL20(図5参照)を照射し、その反射光L21から金属板2の断面形状を瞬時に取得可能な所謂プロファイル測定器によって構成されている。
The
そして、本実施形態では、このようなレーザセンサ11によって取得された金属板2の断面形状のデータに基づいて、レーザ光L1の位置ずれ検出処理が実行される。レーザセンサ11は、センサの一例であり、距離計や、変位センサ、光学センサ等とも称される。また、検出装置10は、測定装置や、検査装置等とも称される。
Then, in the present embodiment, the misalignment detection process of the laser beam L1 is executed based on the data of the cross-sectional shape of the
レーザセンサ11は、キャリッジ5に固定されるとともに、レーザ照射部4とスエージング加工部7との間に位置されている。また、レーザセンサ11は、加工ヘッド4aの−X方向に間隔をあけて並んでいる。本実施形態では、レーザセンサ11は、上述した架台3に対するキャリッジ5のX方向への移動に伴って、加工ヘッド4aとともに端部2c,2d間の直上を移動可能に構成されている。
The
処理装置12は、例えば、ワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータによって構成され、モニタ13や印刷装置等の出力装置の他、入力装置、通信装置等を備えている。処理装置12は、処理プログラム等を記憶したメモリおよび処理プログラムを実行するCPU等を用いて、各構成部やレーザセンサ11等を制御する。モニタ13は、表示装置の一例である。
The
図3は、レーザ溶接装置1のレーザ光L1の位置ずれ検出方法を説明するフローチャートである。図4〜6は、レーザ溶接装置1のレーザ光L1の位置ずれ検出方法を説明する模式図であって、図5は、図4の状態よりも後の状態を示した図であり、図6は、図5の状態よりも後の状態を示した図である。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of detecting a displacement of the laser beam L1 of the
また、図7は、レーザ光L1(スポット光L11)の照射位置18を説明する端部2c,2d間の平面図であり、図8は、レーザ光L1の照射位置18と端部2c,2d間の中心位置Cとの関係を示す正常状態での断面図であり、図9は、レーザ光L1の照射位置18と端部2c,2d間の中心位置Cとの関係を示す異常状態での断面図である。中心位置Cは、中心線等とも称される。
Further, FIG. 7 is a plan view between the
図3に示されるフローチャートは、例えば、作業者によりレーザ光L1の位置ずれ検査の指示入力があったタイミングで開始となり、レーザ光L1の位置ずれ検出処理はステップS1の処理に進む。 The flowchart shown in FIG. 3 starts at the timing when the operator receives an instruction input for the position shift inspection of the laser beam L1, and the position shift detection process of the laser beam L1 proceeds to the process of step S1.
ステップS1の処理では、処理装置12が、レーザ溶接装置1を通常モードから点検モードへと切り替える。この場合、例えば、図4に示されるように、スエージング加工部7のロール7aを通常の加工位置からZ方向に離れた非加工位置へと移動させる。これにより、ステップS1の処理は完了し、レーザ光L1の位置ずれ検出処理は、ステップS2の処理に進む。
In the process of step S1, the
ステップS2の処理では、レーザ照射部4が、金属板2の端部2c,2d間にスポット溶接部16(図7参照)を形成する。この場合、例えば、図5に示されるように、レーザ照射部4は、金属板2にスポット光L11が照射されるようにレーザ光L1のビーム径が調整される。そして、レーザ照射部4は、通常モードと同様に架台3に対してキャリッジ5とともにX方向へと移動する過程でスポット溶接部16を形成する。
In the process of step S2, the
また、図7に示されるように、ステップS2の処理では、例えば、X方向に互いに間隔をあけて複数のスポット溶接部16が形成される。具体的には、スポット溶接部16は、端部2c,2d間におけるX方向の中央位置と、X方向の両端位置と、の三箇所に設けられる。これにより、ステップS2の処理は完了し、レーザ光L1の位置ずれ検出処理は、ステップS3の処理に進む。
Further, as shown in FIG. 7, in the process of step S2, for example, a plurality of spot welded
なお、スポット溶接部16の数は、この例には限定されず、例えば、一つや、二つ、あるいは四つ以上であってもよい。また、スポット溶接部16の配置についてもこの例には限定されず、種々に変更可能である。スポット溶接部16は、溶接玉等とも称される。ステップS2は、第一ステップの一例である。なお、スポット溶接部16以外の部分は、通常の溶接を行ってもよいが、スポット溶接部16の前後少なくとも1mmは、スポット溶接部16を検出しやすくするために溶接しない部分を作ることが好ましい。
The number of spot welded
次に、ステップS3の処理では、レーザセンサ11が、スポット溶接部16の形状データを取得する。この場合、例えば、図5,6に示されるように、レーザセンサ11は、レーザ照射部4と一体にX方向へと移動しながらスポット溶接部16のそれぞれに向けてラインレーザL20を照射し、その反射光L21から各スポット溶接部16のYZ断面の形状データF1(図8,9参照)を取得する。これにより、ステップS3の処理は完了し、レーザ光L1の位置ずれ検出処理は、ステップS4の処理に進む。ステップS3は、第二ステップの一例である。
Next, in the process of step S3, the
次に、ステップS4の処理では、処理装置12が、スポット溶接部16の形状データF1に基づいて、レーザ光L1の位置ずれ量を算出する。この場合、例えば、図8,9に示されるように、処理装置12は、スポット溶接部16の外縁部EとY方向に沿った線分Lとの交点E1と中心位置Cとの間の距離D1と、外縁部Eと線分Lとの交点E2と中心位置Cとの間の距離D2と、の比からレーザ光L1のずれ量を算出する。
Next, in the process of step S4, the
距離D1は、第一距離の一例であり、距離D2は、第二距離の一例である。また、交点E1は、第一交点の一例であり、交点E2は、第二交点の一例である。距離D1は、スポット溶接部16のY方向の第一縁部(交点E1)と中心位置Cとの間のY方向に沿った距離とも称され、距離D2は、スポット溶接部16のY方向の反対方向の第二縁部(交点E2)と中心位置Cとの間のY方向に沿った距離とも称される。
The distance D1 is an example of the first distance, and the distance D2 is an example of the second distance. Further, the intersection E1 is an example of the first intersection, and the intersection E2 is an example of the second intersection. The distance D1 is also referred to as the distance along the Y direction between the first edge portion (intersection point E1) of the spot welded
なお、図8,9では、便宜上、金属板2の端部2c,2dの突合せ部分の隙間Gが誇張されて示されている。中心位置Cは、端部2c,2d(端面)の突合せ位置や、突合せ線等とも称される。言い換えると、距離D1は、端部2cと交点E1との間のY方向に沿った距離に相当し、距離D2は、端部2dと交点E2との間のY方向に沿った距離に相当しうる。スポット溶接部16の表面は、通常、金属板2の上面2aと高さの差異が発生する。例えば、そのまま溶接をした場合には、隙間Gのサイズにもよるが、金属板2の上面2aから下面2b側に凹んだ凹曲面状に構成されている。また、例えば、フィラワイヤー(電極棒)等を使用すれば溶ける金属量を調節して凸状態にすることもでき、実際の突合せ溶接の際には使用することも多いが、位置調整の場合は、特に使用しなくてもよい。
In FIGS. 8 and 9, for convenience, the gap G at the abutting portion of the
ここで、図8に示される例では、距離D1と距離D2との比が略同じであって所定の基準値(閾値)の範囲内である。この場合、例えば、処理装置12は、レーザ光L1の照射位置18が正常である点(例えば、OK等の文字)をモニタ13に表示させる。一方、図9に示される例では、距離D1と距離D2との比が異なって基準値(閾値)の範囲外である。この場合、例えば、処理装置12は、レーザ光L1の照射位置18が異常である点(例えば、NG等の文字や算出された位置ずれ量等)をモニタ13に表示させる。これにより、ステップS4の処理は完了し、レーザ光L1の位置ずれ検出処理は、ステップS5の処理に進む。ステップS4は、第三ステップの一例である。
Here, in the example shown in FIG. 8, the ratio of the distance D1 and the distance D2 is substantially the same and is within a predetermined reference value (threshold value). In this case, for example, the
次に、ステップS5の処理では、処理装置12によって算出された位置ずれ量に応じてレーザ光L1の照射位置18を補正する。この場合、例えば、複数のスポット溶接部16のすべてが同じ方向(例えば、図7,9のY方向の反対方向)にずれる例では、上述した入側クランプおよび出側クランプによる二つの金属板2のクランプ位置のずれが原因の一つと考えられるため、当該クランプ位置を調整すること等によって、照射位置18を補正することができる。
Next, in the process of step S5, the
また、例えば、複数のスポット溶接部16が全体的に斜めになるようにずれる例、言い換えると端部2c,2dがX方向に対して傾斜している例では、シャー8の刃の摩耗が原因の一つと考えられるため、当該刃を交換すること等によって、照射位置18を補正することができる。これにより、ステップS5の処理は完了し、レーザ光L1位置ずれ検出処理は、ステップS6の処理に進む。
Further, for example, in the case where the plurality of spot welded
ステップS6の処理では、処理装置12が、レーザ溶接装置1を点検モードから通常モードへと切り替える。この場合、例えば、図1に示されるように、スエージング加工部7のロール7aを非加工位置から通常の加工位置へと戻す。これにより、ステップS6の処理は完了し、一連のレーザ光L1の位置ずれ検出処理は終了する。
In the process of step S6, the
なお、本実施形態では、センサが二次元タイプのレーザセンサ11によって構成された場合が例示されたが、この例には限定されず、例えば、三次元タイプのレーザセンサ11によって構成されてもよい。また、本実施形態では、スポット溶接部16の形状データF1に基づいてレーザ光L1の位置ずれを検出するようにしたが、この例には限定されず、例えば、溶接部15(溶接ビード)の形状データに基づいてレーザ光L1の位置ずれを検出するようにしてもよい。
In the present embodiment, the case where the sensor is configured by the two-dimensional
また、本実施形態では、処理装置12によって算出された位置ずれ量からレーザ光L1の位置ずれを検出するようにしたが、この例には限定されず、例えば、作業者がモニタ13に表示されたスポット溶接部16の形状データF1から目視によってレーザ光L1の位置ずれを検出するようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the misalignment of the laser beam L1 is detected from the misalignment amount calculated by the
以上のように、本実施形態では、レーザ溶接装置1は、互いに隣接した二つの金属板2の端部2c,2d間にレーザ光L1を照射して当該端部2c,2d間を溶接した溶接部15を金属板2の端部2c,2dに平行なX方向(溶接進行方向)に形成可能なレーザ照射部4と、レーザ照射部4と一体にX方向に移動可能に設けられるとともに当該レーザ照射部4の−X方向(溶接進行方向の後方側)に位置されたレーザセンサ11(センサ)を有し、レーザセンサ11によって取得された溶接部15(スポット溶接部16)の形状データF1に基づいてレーザ光L1の照射位置18と端部2c,2d間の中心位置Cとのずれを検出可能な検出装置10と、を備える。
As described above, in the present embodiment, the
このような構成によれば、例えば、レーザセンサ11がレーザ照射部4と一体に移動しながら取得するスポット溶接部16の形状データF1に基づいて、照射位置18と中心位置Cとのずれを検出することができる。その結果、例えば、作業者がスポット溶接部16を含む端部2c,2d間のサンプルを採取してマイクロスコープを用いて検査するといった作業や、当該端部2c,2d間を切り出すためにスポット溶接部16間を溶接して接続するといった作業が不要となり、ひいてはレーザ光L1の位置ずれ検出作業に要する手間や時間を減らすことができる。
According to such a configuration, for example, the deviation between the
また、本実施形態では、レーザ照射部4は、溶接部15としてX方向に互いに間隔をあけて複数のスポット溶接部16を形成し、レーザセンサ11は、スポット溶接部16の形状データF1を取得し、検出装置10は、形状データF1におけるスポット溶接部16の外縁部EとX方向と直交するY方向に沿った線分Lとの交点E1(第一交点)と中心位置Cとの間の距離D1(第一距離)と、外縁部Eと線分Lとの交点E2(第二交点)と中心位置Cとの間の距離D2(第二距離)と、の比から照射位置18と中心位置Cとのずれ量を算出する処理装置12を有している。
Further, in the present embodiment, the
このような構成によれば、例えば、作業者がモニタ13に表示されたスポット溶接部16の形状データF1から目視によってレーザ光L1の位置ずれを検出するような場合と比べて、レーザ光L1の位置ずれ検出精度(測定精度)を高めることができる。
According to such a configuration, for example, as compared with the case where the operator visually detects the positional deviation of the laser beam L1 from the shape data F1 of the spot welded
[変形例]
図10は、変形例のレーザ溶接装置1Aの模式図である。レーザ溶接装置Aは、上記実施形態のレーザ溶接装置1と同様の構成を備えている。よって、レーザ溶接装置1Aは、当該同様の構成に基づく上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
[Modification example]
FIG. 10 is a schematic view of the laser welding apparatus 1A of the modified example. The laser welding device A has the same configuration as the
ただし、本変形例では、図10に示されるように、検出装置10Aのレーザセンサ11がレーザ照射部4に取り付けられている点が、上記実施形態と相違している。レーザセンサ11は、例えば、レーザ照射部4のベース4bに固定されているが、加工ヘッド4aに固定されてもよい。
However, in this modification, as shown in FIG. 10, the
ここで、レーザ照射部4は、レーザ溶接装置1Aにおいてレーザ光L1を端部2c,2d間に精度よく照射させるために、例えば、キャリッジ5や金属板2に対する取り付け位置精度が高められている。よって、このようなレーザ照射部4を基準にレーザセンサ11が取り付けられることにより、ラインレーザL20によるレーザ光L1の位置ずれ検出精度(測定精度)が向上しやすいという利点がある。
Here, in order for the
なお、本変形例では、レーザセンサ11がレーザ照射部4に取り付けられた場合が例示されたが、この例には限定されず、例えば、スエージング加工部7に取り付けられてもよい。この場合にあっても、レーザ照射部4に取り付けられた場合と同様の作用効果を得ることができる。
In this modification, the case where the
また、本変形例では、センサがレーザセンサ11によって構成された場合が例示されたが、この例には限定されず、例えば、エリアセンサカメラ等によって構成されてもよい。この場合、例えば、エリアセンサカメラによって撮影されたスポット溶接部16の平面画像による形状データF2(図11参照)に基づいて、レーザ光L1の位置ずれ検出処理が実行される。
Further, in this modification, the case where the sensor is configured by the
図11は、レーザ光L1(スポット光L11)の照射位置18と端部2c,2d間の中心位置Cとの関係を示す正常状態での平面図であり、図12は、レーザ光L1の照射位置18と端部2c,2d間の中心位置Cとの関係を示す異常状態での平面図である。中心位置Cは、中心線等とも称される。なお、図11,12では、便宜上、金属板2の上面2aにハッチングが施されている。
FIG. 11 is a plan view showing the relationship between the
図11に示される例では、スポット溶接部16の外縁部Eと線分Lとの交点E1と中心位置Cとの間のY方向に沿った距離D1と、外縁部Eと線分Lとの交点E2と中心位置Cとの間のY方向に沿った距離D2と、の比が略同じであって所定の基準値(閾値)の範囲内である。一方、図12に示される例では、距離D1と距離D2との比が異なって基準値(閾値)の範囲外である。この場合にあっても、処理装置12は、距離D1と距離D2との比からレーザ光L1の位置ずれ量を算出することができる。交点E1は、第一交点の一例であり、交点E2は、第二交点の一例である。なお、線分Lはこの例には限定されず、例えば、スポット溶接部16の中心からX方向または−X方向にずれていてもよい。
In the example shown in FIG. 11, the distance D1 along the Y direction between the intersection E1 of the outer edge portion E and the line segment L of the spot welded
以上、本発明の実施形態および変形例が例示されたが、上記実施形態および変形例は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック(構造や、種類、方向、形式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等)は、適宜に変更して実施することができる。 Although the embodiments and modifications of the present invention have been illustrated above, the above-described embodiments and modifications are examples, and the scope of the invention is not intended to be limited. The above-described embodiment and modification can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, combinations, and changes can be made without departing from the gist of the invention. In addition, specifications such as each configuration and shape (structure, type, direction, type, size, length, width, thickness, height, number, arrangement, position, material, etc.) are changed as appropriate. Can be carried out.
1,1A…レーザ溶接装置
2…金属板
2c,2d…端部
4…レーザ照射部
7…スエージング加工部
10,10A…検出装置
11…レーザセンサ(センサ)
15…溶接部
16…スポット溶接部
18…照射位置
C…中心位置
D1…距離(第一距離)
D2…距離(第二距離)
E…外縁部
E1…交点(第一交点)
E2…交点(第二交点)
F1,F2…形状データ
L…線分
L1…レーザ光
L11…スポット光
S2…第一ステップ
S3…第二ステップ
S4…第三ステップ
X…溶接進行方向
−X…溶接進行方向の後方側
1,1A ...
15 ... Welded
D2 ... Distance (second distance)
E ... Outer edge E1 ... Intersection (first intersection)
E2 ... Intersection (second intersection)
F1, F2 ... Shape data L ... Line segment L1 ... Laser beam L11 ... Spot light S2 ... First step S3 ... Second step S4 ... Third step X ... Welding progress direction-X ... Rear side of welding progress direction
Claims (5)
前記レーザ照射部と一体に前記溶接進行方向に移動可能に設けられるとともに当該レーザ照射部の前記溶接進行方向の後方側に位置されたセンサを有し、前記センサによって取得された前記溶接部の形状データに基づいて前記レーザ光の照射位置と前記端部間の中心位置とのずれを検出可能な検出装置と、
を備えた、レーザ溶接装置。 A laser irradiation portion capable of irradiating laser light between the ends of two metal plates adjacent to each other and forming a welded portion welded between the ends in a welding progress direction parallel to the end of the metal plate.
The shape of the welded portion acquired by the sensor, which is provided integrally with the laser irradiation portion so as to be movable in the welding progress direction and has a sensor located on the rear side of the laser irradiation portion in the welding progress direction. A detection device that can detect the deviation between the irradiation position of the laser beam and the center position between the ends based on the data.
A laser welding device equipped with.
前記センサは、前記スポット溶接部の形状データを取得し、
前記検出装置は、前記形状データにおける前記スポット溶接部の外縁部と前記溶接進行方向と直交した線分との第一交点と前記中心位置との間の第一距離と、前記外縁部と前記線分との第二交点と前記中心位置との間の第二距離と、の比から前記照射位置と前記中心位置とのずれ量を算出する処理装置を有した、請求項1に記載のレーザ溶接装置。 The laser irradiation unit forms one spot welded portion as the welded portion or a plurality of spot welded portions spaced apart from each other in the welding progress direction.
The sensor acquires the shape data of the spot welded portion and obtains the shape data.
The detection device includes the first distance between the outer edge portion of the spot weld portion and the first intersection of the line segment orthogonal to the welding progress direction and the center position in the shape data, and the outer edge portion and the line. The laser welding according to claim 1, further comprising a processing device for calculating the amount of deviation between the irradiation position and the center position from the ratio of the second intersection with the line segment and the second distance between the center positions. Device.
前記センサは、前記レーザ照射部または前記スエージング加工部に取り付けられた、請求項1または2に記載のレーザ溶接装置。 It is provided integrally with the sensor so as to be movable in the welding progress direction, and is provided with a swaging portion located on the rear side of the sensor in the welding progress direction.
The laser welding apparatus according to claim 1 or 2, wherein the sensor is attached to the laser irradiation portion or the aging processing portion.
前記レーザ照射部と一体に前記溶接進行方向に移動可能に設けられるとともに当該レーザ照射部の前記溶接進行方向の後方側に位置された検出装置のセンサが、前記レーザ照射部と一体に移動しながら前記溶接部の形状データを取得する第二ステップと、
前記溶接部の形状データに基づいて前記レーザ光の照射位置と前記端部間の中心位置とのずれを検出する第三ステップと、
を含む、レーザ溶接装置におけるレーザ光の位置ずれ検出方法。 The first step in which the laser irradiation portion irradiates laser light between the ends of two metal plates adjacent to each other to form a welded portion welded between the ends in a welding progress direction parallel to the end of the metal plate. When,
While the sensor of the detection device, which is provided integrally with the laser irradiation unit so as to be movable in the welding progress direction and is located on the rear side of the laser irradiation unit in the welding progress direction, moves integrally with the laser irradiation unit. The second step of acquiring the shape data of the welded portion and
The third step of detecting the deviation between the irradiation position of the laser beam and the center position between the ends based on the shape data of the welded portion, and
A method for detecting a misalignment of a laser beam in a laser welding apparatus including.
前記第二ステップでは、前記センサが前記スポット溶接部の形状データを取得し、
前記第三ステップでは、前記検出装置の処理装置が、前記形状データにおける前記スポット溶接部の外縁部と前記溶接進行方向と直交した線分との第一交点と前記中心位置との間の第一距離と、前記外縁部と前記線分との第二交点と前記中心位置との間の第二距離と、の比から前記照射位置と前記中心位置とのずれ量を算出する、請求項4に記載のレーザ溶接装置におけるレーザ光の位置ずれ検出方法。 In the first step, the laser irradiation part forms one as the welding part or a plurality of spot welding parts at intervals in the welding progress direction.
In the second step, the sensor acquires the shape data of the spot welded portion.
In the third step, the processing device of the detection device is the first between the first intersection of the outer edge portion of the spot welded portion and the line segment orthogonal to the welding traveling direction in the shape data and the center position. According to claim 4, the amount of deviation between the irradiation position and the center position is calculated from the ratio of the distance and the second distance between the second intersection of the outer edge portion and the line segment and the center position. A method for detecting a misalignment of a laser beam in the laser welding apparatus described.
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