JP3114830B2 - レーザ溶接制御方法及び装置 - Google Patents
レーザ溶接制御方法及び装置Info
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- JP3114830B2 JP3114830B2 JP04306743A JP30674392A JP3114830B2 JP 3114830 B2 JP3114830 B2 JP 3114830B2 JP 04306743 A JP04306743 A JP 04306743A JP 30674392 A JP30674392 A JP 30674392A JP 3114830 B2 JP3114830 B2 JP 3114830B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ溶接制御装置に係
り、更に詳細には、ＡＥセンサによりレーザ溶接状態を
監視して最適条件で溶接を行う制御技術に関する。
り、更に詳細には、ＡＥセンサによりレーザ溶接状態を
監視して最適条件で溶接を行う制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、レーザ溶接等の制御技術とし
て、溶接時に生じるＡＥ（アコースティックエミッショ
ン）を検出し、この検出信号から溶接状態を監視，制御
する技術が提案されている。
て、溶接時に生じるＡＥ（アコースティックエミッショ
ン）を検出し、この検出信号から溶接状態を監視，制御
する技術が提案されている。
【０００３】例えば特開昭６０−２２６５７号公報に開
示される作業状態監視法においては、超音波溶接を例に
とり、溶接の出来具合がその溶接時に発生するＡＥの波
形、エネルギー、周波数スペクトラム等の物理量と関連
性を持つことに着目し、ＡＥ波の情報を処理することに
より、溶接の作業状態を監視し、また、これに基づき溶
接パワー源の電流，電圧を制御したり、被加工物の受け
台の位置決め制御する技術が提案されている。
示される作業状態監視法においては、超音波溶接を例に
とり、溶接の出来具合がその溶接時に発生するＡＥの波
形、エネルギー、周波数スペクトラム等の物理量と関連
性を持つことに着目し、ＡＥ波の情報を処理することに
より、溶接の作業状態を監視し、また、これに基づき溶
接パワー源の電流，電圧を制御したり、被加工物の受け
台の位置決め制御する技術が提案されている。
【０００４】その他、同様の制御方式として、例えば、
特開平６４−４０１９２号公報に開示されるように、被
加工物に固着した１個もしくは複数個のＡＥセンサを介
して被加工物のレーザ加工に伴うＡＥ信号を検知し、こ
のＡＥ信号を演算処理してレーザ加工状態を監視しつつ
リアルタイムに制御する加工制御法が提案され、さら
に、特開平１−２１０１８５号公報に開示されるよう
に、溶接時に生じるＡＥ信号より、製品の良否を判別す
る状態監視装置等が提案されている。
特開平６４−４０１９２号公報に開示されるように、被
加工物に固着した１個もしくは複数個のＡＥセンサを介
して被加工物のレーザ加工に伴うＡＥ信号を検知し、こ
のＡＥ信号を演算処理してレーザ加工状態を監視しつつ
リアルタイムに制御する加工制御法が提案され、さら
に、特開平１−２１０１８５号公報に開示されるよう
に、溶接時に生じるＡＥ信号より、製品の良否を判別す
る状態監視装置等が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザ溶接
に必要な溶接条件は、レーザビームの出力，溶接速度，
レーザビームの焦点位置と被溶接物との距離，シールド
ガスの流量，アシストガスの流量があげられる。すなわ
ち、これらの諸条件の一つでも許容値を超える変化をし
た時には、溶接の品質に影響を及ぼすことがある。
に必要な溶接条件は、レーザビームの出力，溶接速度，
レーザビームの焦点位置と被溶接物との距離，シールド
ガスの流量，アシストガスの流量があげられる。すなわ
ち、これらの諸条件の一つでも許容値を超える変化をし
た時には、溶接の品質に影響を及ぼすことがある。
【０００６】具体的には、実際のレーザビームの出力値
が設定値より高い場合、溶接ビームに凹凸やアンダーカ
ットが生じやすい。逆に設定値より低い場合、溶け込み
深さが浅くなる。
が設定値より高い場合、溶接ビームに凹凸やアンダーカ
ットが生じやすい。逆に設定値より低い場合、溶け込み
深さが浅くなる。
【０００７】また、レーザビームの焦点位置と被溶接物
の距離が設定値に対し短い場合、溶接ビームの凹凸やア
ンダーカットを生じやすく、逆に長い場合、溶け込み深
さは浅くなる。
の距離が設定値に対し短い場合、溶接ビームの凹凸やア
ンダーカットを生じやすく、逆に長い場合、溶け込み深
さは浅くなる。
【０００８】また、シールドガスの流量，アシストガス
の流量が少ない場合には、ブローホールが生じやすく、
流量が多い場合にもブローホールや、溶接ビードに凹凸
が生じやすい。
の流量が少ない場合には、ブローホールが生じやすく、
流量が多い場合にもブローホールや、溶接ビードに凹凸
が生じやすい。
【０００９】しかしながら、前述した従来のＡＥセンサ
によるレーザ加工制御やレーザ加工監視制御方式は、こ
のような全ての問題に対処し得る配慮がなされておら
ず、単にＡＥ信号と溶接パワー源（溶接出力）との関係
しか着目しておらず、ＡＥ信号から溶接異常を検出した
場合には、溶接パワー源の出力電流或いは電圧を制御し
たり、被加工物の位置制御をするだけであり、その他の
原因、例えばシールドガス流量、アシストガス流量等に
異常がある場合には対処し得ないので、充分なレーザ溶
接制御を行い得ず、実用化が困難であった。
によるレーザ加工制御やレーザ加工監視制御方式は、こ
のような全ての問題に対処し得る配慮がなされておら
ず、単にＡＥ信号と溶接パワー源（溶接出力）との関係
しか着目しておらず、ＡＥ信号から溶接異常を検出した
場合には、溶接パワー源の出力電流或いは電圧を制御し
たり、被加工物の位置制御をするだけであり、その他の
原因、例えばシールドガス流量、アシストガス流量等に
異常がある場合には対処し得ないので、充分なレーザ溶
接制御を行い得ず、実用化が困難であった。
【００１０】さらに、レーザ溶接制御を行う現場では、
種々の作業騒音が発生している環境にあるため、ＡＥセ
ンサが溶接以外の雑音を検知してしまい、溶接状態の監
視に誤認が生じる可能性が高い。
種々の作業騒音が発生している環境にあるため、ＡＥセ
ンサが溶接以外の雑音を検知してしまい、溶接状態の監
視に誤認が生じる可能性が高い。
【００１１】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、レーザ溶接の異常をＡＥセンサで検知した場合
に、その異常が上記の溶接諸条件の何に該当するのか具
体的に診断し、その診断結果を基にレーザ溶接の最適制
御を可能にするレーザ溶接制御装置を提供することにあ
る。
的は、レーザ溶接の異常をＡＥセンサで検知した場合
に、その異常が上記の溶接諸条件の何に該当するのか具
体的に診断し、その診断結果を基にレーザ溶接の最適制
御を可能にするレーザ溶接制御装置を提供することにあ
る。
【００１２】さらに、別の目的としては、ＡＥ信号によ
るレーザ溶接監視や制御をノイズに左右されず、正確に
行い得るレーザ溶接監視制御装置を提供することにあ
る。
るレーザ溶接監視や制御をノイズに左右されず、正確に
行い得るレーザ溶接監視制御装置を提供することにあ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、基本的には次のようなレーザ溶接制御方式を提案す
る。
に、基本的には次のようなレーザ溶接制御方式を提案す
る。
【００１４】その一つは、レーザ溶接を行う場合に、レ
ーザ溶接時に発生する音をＡＥセンサにより検出し、こ
のＡＥ信号を予め基準データ（この基準データは適切な
溶接条件で行われた時に発生するＡＥ信号を予め調べて
記憶したものである）と比較して、実際のＡＥ信号が前
記基準データ以上或いは以下の場合には、そのＡＥ信号
を各種非適切溶接条件のＡＥ信号パターン（このＡＥ信
号パターンはレーザ出力、レーザビームの焦点位置決
め、シールドガス流量、アシストガス流量等の各種溶接
条件を許容範囲外にした場合に発生する溶接時のＡＥ信
号パターンを予め調べて記憶したものである）と比較
し、ＡＥ信号が前記ＡＥ信号パターンのいずれかに類似
すれば、そのパターンに該当する溶接条件を補正する方
式である（これを第１の制御方式とする）。
ーザ溶接時に発生する音をＡＥセンサにより検出し、こ
のＡＥ信号を予め基準データ（この基準データは適切な
溶接条件で行われた時に発生するＡＥ信号を予め調べて
記憶したものである）と比較して、実際のＡＥ信号が前
記基準データ以上或いは以下の場合には、そのＡＥ信号
を各種非適切溶接条件のＡＥ信号パターン（このＡＥ信
号パターンはレーザ出力、レーザビームの焦点位置決
め、シールドガス流量、アシストガス流量等の各種溶接
条件を許容範囲外にした場合に発生する溶接時のＡＥ信
号パターンを予め調べて記憶したものである）と比較
し、ＡＥ信号が前記ＡＥ信号パターンのいずれかに類似
すれば、そのパターンに該当する溶接条件を補正する方
式である（これを第１の制御方式とする）。
【００１５】もう一つは、レーザ溶接時に発生する音を
ＡＥセンサにより検出し、このＡＥ信号を上記第１の制
御方式同様の基準データと比較して、実際のＡＥ信号が
前記基準データ以上或いは以下の場合には、レーザ出
力、レーザビームの焦点位置決め、シールドガス流量、
アシストガス流量等の各種溶接条件に優先順位をつけ
て、その順位に従い溶接条件を微量変化させ、この微量
変化後のＡＥ信号と前記基準データを比較演算して、こ
の基準データ・ＡＥ信号差が小さくなれば、この微量変
化させた溶接条件をさらに変化（この変化は前記微量に
変化させた方向と同方向の変化である）させることで補
正し、一方、この溶接条件の微量変化により基準データ
・ＡＥ信号差が大きくなればその溶接条件を元に戻し
て、次の順位の溶接条件を微量変化させて、その前の順
位同様に微量変化後のＡＥ信号と前記基準データを比較
演算して溶接条件の補正を行う制御方式を提案する（こ
れを第２の制御方式とする）。
ＡＥセンサにより検出し、このＡＥ信号を上記第１の制
御方式同様の基準データと比較して、実際のＡＥ信号が
前記基準データ以上或いは以下の場合には、レーザ出
力、レーザビームの焦点位置決め、シールドガス流量、
アシストガス流量等の各種溶接条件に優先順位をつけ
て、その順位に従い溶接条件を微量変化させ、この微量
変化後のＡＥ信号と前記基準データを比較演算して、こ
の基準データ・ＡＥ信号差が小さくなれば、この微量変
化させた溶接条件をさらに変化（この変化は前記微量に
変化させた方向と同方向の変化である）させることで補
正し、一方、この溶接条件の微量変化により基準データ
・ＡＥ信号差が大きくなればその溶接条件を元に戻し
て、次の順位の溶接条件を微量変化させて、その前の順
位同様に微量変化後のＡＥ信号と前記基準データを比較
演算して溶接条件の補正を行う制御方式を提案する（こ
れを第２の制御方式とする）。
【００１６】この第２の制御方式は、上記第１の制御方
式の一部に採用することもできる。
式の一部に採用することもできる。
【００１７】例えば、第１の制御方式において、前記各
種溶接条件の中に前記非適切溶接条件のＡＥ信号パター
ンが共通して区別のつかないものが存在する場合には
（例えば、溶接条件のうち、レーザ出力値とレーザ焦点
位置の各溶接条件を例にとると、レーザビームの出力が
許容範囲よりも低い場合とレーザ焦点位置とが適正範囲
外にある場合とは、共に発生するＡＥ信号パターンが似
ている。その詳細は、実施例で述べてある）、その対象
となる溶接条件に優先順位をつけ、その順位に従い第２
の制御方式同様の補正を行う（第３の制御方式とす
る）。
種溶接条件の中に前記非適切溶接条件のＡＥ信号パター
ンが共通して区別のつかないものが存在する場合には
（例えば、溶接条件のうち、レーザ出力値とレーザ焦点
位置の各溶接条件を例にとると、レーザビームの出力が
許容範囲よりも低い場合とレーザ焦点位置とが適正範囲
外にある場合とは、共に発生するＡＥ信号パターンが似
ている。その詳細は、実施例で述べてある）、その対象
となる溶接条件に優先順位をつけ、その順位に従い第２
の制御方式同様の補正を行う（第３の制御方式とす
る）。
【００１８】また、これらの制御方式に関連して、前記
ＡＥセンサから検出されるＡＥ信号は、レーザ溶接開始
時と溶接終了時の過渡的な状態における検出信号と作業
現場からの溶接音以外の騒音（ノイズ）をカットして前
記基準データと比較する方法を提案する。
ＡＥセンサから検出されるＡＥ信号は、レーザ溶接開始
時と溶接終了時の過渡的な状態における検出信号と作業
現場からの溶接音以外の騒音（ノイズ）をカットして前
記基準データと比較する方法を提案する。
【００１９】
【作用】第１の制御方式によれば、溶接時に発生するＡ
Ｅ信号を基準データと比較することで、溶接条件が適正
でないことを知り、さらにＡＥ信号を各種非適切溶接条
件のＡＥ信号パターンと比較することで、その適正でな
い溶接条件が、各種溶接条件（例えばレーザ出力、レー
ザビームの焦点位置決め、シールドガス、アシストガス
流量等）の中でどれに該当するか判別でき、多種多様の
溶接条件の中から的の得た溶接条件の補正を可能にす
る。したがって、リアルタイムでレーザ溶接の状態を監
視すると共に、適正な溶接制御を可能にする。
Ｅ信号を基準データと比較することで、溶接条件が適正
でないことを知り、さらにＡＥ信号を各種非適切溶接条
件のＡＥ信号パターンと比較することで、その適正でな
い溶接条件が、各種溶接条件（例えばレーザ出力、レー
ザビームの焦点位置決め、シールドガス、アシストガス
流量等）の中でどれに該当するか判別でき、多種多様の
溶接条件の中から的の得た溶接条件の補正を可能にす
る。したがって、リアルタイムでレーザ溶接の状態を監
視すると共に、適正な溶接制御を可能にする。
【００２０】第２の制御方式によれば、上記第１の制御
方式のような各種非適切溶接条件のＡＥ信号パターンを
作成しなくとも、的の得た溶接条件の補正を可能にす
る。
方式のような各種非適切溶接条件のＡＥ信号パターンを
作成しなくとも、的の得た溶接条件の補正を可能にす
る。
【００２１】すなわち、本方式では、ＡＥ信号を基準デ
ータと比較して溶接条件に異常があるものと判定した場
合には、レーザ出力、レーザビームの焦点位置決め、シ
ールドガス流量、アシストガス流量等の各種溶接条件を
設定順位に従い増減方向に微量変化させて、その溶接の
変化後のＡＥ信号・基準データの差が小さくなれば、そ
の微量変化対象の溶接条件が現在、非適切な状態にある
ものと知ることができ、いわゆる溶接条件の診断作用が
なされる。
ータと比較して溶接条件に異常があるものと判定した場
合には、レーザ出力、レーザビームの焦点位置決め、シ
ールドガス流量、アシストガス流量等の各種溶接条件を
設定順位に従い増減方向に微量変化させて、その溶接の
変化後のＡＥ信号・基準データの差が小さくなれば、そ
の微量変化対象の溶接条件が現在、非適切な状態にある
ものと知ることができ、いわゆる溶接条件の診断作用が
なされる。
【００２２】そして、その非適切と認定された溶接条件
を、さらにＡＥ信号・基準データの差が小さくなる方向
に変化させれば、ＡＥ信号が基準データの範囲に収ま
り、最適溶接条件に復帰できる。
を、さらにＡＥ信号・基準データの差が小さくなる方向
に変化させれば、ＡＥ信号が基準データの範囲に収ま
り、最適溶接条件に復帰できる。
【００２３】一方、溶接条件の微量（増減）変化により
基準データ・ＡＥ信号差が大きくなれば、その溶接条件
は非適切な状態にはないので、その溶接条件を元に戻し
て、次の順位の溶接条件を微量変化させ、非適切溶接条
件がみつかるまで、各溶接条件を微量変化させて診断し
てゆく。なお、以上の診断を各溶接条件に対して行って
も、溶接状態が改善されなければ、警報等を発して運転
を停止させると、溶接監視制御の信頼性をより高める。
基準データ・ＡＥ信号差が大きくなれば、その溶接条件
は非適切な状態にはないので、その溶接条件を元に戻し
て、次の順位の溶接条件を微量変化させ、非適切溶接条
件がみつかるまで、各溶接条件を微量変化させて診断し
てゆく。なお、以上の診断を各溶接条件に対して行って
も、溶接状態が改善されなければ、警報等を発して運転
を停止させると、溶接監視制御の信頼性をより高める。
【００２４】第３の制御方式では、第１の制御方式の一
部、すなわち、非適切溶接条件のＡＥ信号パターンが共
通して区別のつかないものが存在する場合でも、これを
補い、具体的にどの溶接条件が非適切であるのか診断し
て補正できるので、より溶接条件のリアルタイム改善機
能を高める。
部、すなわち、非適切溶接条件のＡＥ信号パターンが共
通して区別のつかないものが存在する場合でも、これを
補い、具体的にどの溶接条件が非適切であるのか診断し
て補正できるので、より溶接条件のリアルタイム改善機
能を高める。
【００２５】
【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。
【００２６】図１は本発明の一実施例に係るレーザ溶接
制御装置のシステム図である。
制御装置のシステム図である。
【００２７】図１に示すように、レーザ発振器１から出
力されるレーザビーム２が光学系３を介してレーザ溶接
ヘッド４に伝送され、レーザ溶接ヘッド４によりビーム
２が集光されて射出する。その焦点位置付近には被溶接
物５が配置してある。
力されるレーザビーム２が光学系３を介してレーザ溶接
ヘッド４に伝送され、レーザ溶接ヘッド４によりビーム
２が集光されて射出する。その焦点位置付近には被溶接
物５が配置してある。
【００２８】レーザ溶接ヘッド４にはＡＥセンサ６が固
定され、溶接時の音がＡＥセンサ６により幅広い周波数
領域で検出される。ＡＥセンサ６より出力されるアナロ
グ信号はプリアンプ７に入力し、増幅される。増幅され
たアナログ信号は、Ｄ／Ａ変換回路１１によってディジ
タル信号に変換され、溶接制御装置の中枢たるＣＰＵ
（マイクロプロセッサ）９に入力される。また、溶接前
にＡＥセンサ６により検出される信号（作業現場の溶接
外の騒音検知信号）も、暗騒音として暗騒音データメモ
リ８に記憶される。
定され、溶接時の音がＡＥセンサ６により幅広い周波数
領域で検出される。ＡＥセンサ６より出力されるアナロ
グ信号はプリアンプ７に入力し、増幅される。増幅され
たアナログ信号は、Ｄ／Ａ変換回路１１によってディジ
タル信号に変換され、溶接制御装置の中枢たるＣＰＵ
（マイクロプロセッサ）９に入力される。また、溶接前
にＡＥセンサ６により検出される信号（作業現場の溶接
外の騒音検知信号）も、暗騒音として暗騒音データメモ
リ８に記憶される。
【００２９】１０ａはＣＰＵ９に接続した基準データメ
モリ（基準データ記憶手段）で、ＡＥセンサ６からの信
号を比較判別するための基準データとして最適溶接時の
ＡＥ信号レベルが記憶してある。
モリ（基準データ記憶手段）で、ＡＥセンサ６からの信
号を比較判別するための基準データとして最適溶接時の
ＡＥ信号レベルが記憶してある。
【００３０】１０ｂは、ＣＰＵ９に接続した診断データ
メモリ（ＡＥパターン記憶手段）で、各種溶接条件（例
えば、レーザ出力、レーザビーム焦点位置決め、シール
ガス流量、アシストガス流量等）が非適切（許容範囲
外）で行われている場合、これがどの溶接条件であるか
を判別するための、その診断データが記憶してある。こ
の診断データは、例えば、レーザ出力，レーザ焦点距
離，シールドガス，アシストガス等の各種溶接条件が適
正でない場合に発生するＡＥ信号のパターンを予め調べ
て記憶したものである。
メモリ（ＡＥパターン記憶手段）で、各種溶接条件（例
えば、レーザ出力、レーザビーム焦点位置決め、シール
ガス流量、アシストガス流量等）が非適切（許容範囲
外）で行われている場合、これがどの溶接条件であるか
を判別するための、その診断データが記憶してある。こ
の診断データは、例えば、レーザ出力，レーザ焦点距
離，シールドガス，アシストガス等の各種溶接条件が適
正でない場合に発生するＡＥ信号のパターンを予め調べ
て記憶したものである。
【００３１】ＣＰＵ９は、制御プログラム２２ａにした
がって、溶接時に暗騒音データメモリ８より暗騒音デー
タを読み出し、また同時に、Ｄ／Ａ変換回路１１より出
力されるディジタル信号（ＡＥ信号）を入力し、お互い
の信号を演算して暗騒音を取り除いた信号にする。ま
た、この実際のＡＥ信号と基準データメモリ１０より読
み出したデータとを比較演算する。この比較演算の結
果、実際のＡＥ信号が前記基準データの範囲にあれば、
現状の溶接条件のまま溶接が行われる。
がって、溶接時に暗騒音データメモリ８より暗騒音デー
タを読み出し、また同時に、Ｄ／Ａ変換回路１１より出
力されるディジタル信号（ＡＥ信号）を入力し、お互い
の信号を演算して暗騒音を取り除いた信号にする。ま
た、この実際のＡＥ信号と基準データメモリ１０より読
み出したデータとを比較演算する。この比較演算の結
果、実際のＡＥ信号が前記基準データの範囲にあれば、
現状の溶接条件のまま溶接が行われる。
【００３２】ここで、ＣＰＵ９に接続された溶接ヘッド
位置決め制御装置１２は、制御プログラム２２ａにより
制御され、制御指令をサーボモータ１３に与え、サーボ
モータ１３に連結されたねじ軸２３を回転させ、ねじ軸
２３に連結されたレーザ溶接ヘッド４を昇降させる。サ
ーボモータ１４の軸に固定したエンコーダ１４は、溶接
ヘッド位置決め制御装置１２にレーザ溶接ヘッド４の位
置信号をフィードバックする。
位置決め制御装置１２は、制御プログラム２２ａにより
制御され、制御指令をサーボモータ１３に与え、サーボ
モータ１３に連結されたねじ軸２３を回転させ、ねじ軸
２３に連結されたレーザ溶接ヘッド４を昇降させる。サ
ーボモータ１４の軸に固定したエンコーダ１４は、溶接
ヘッド位置決め制御装置１２にレーザ溶接ヘッド４の位
置信号をフィードバックする。
【００３３】また、ＣＰＵ９に接続されたレーザ出力制
御装置１５も制御プログラム２２ａにより制御され、制
御指令をレーザ発振器１に与えレーザビームの出力を増
減させる。
御装置１５も制御プログラム２２ａにより制御され、制
御指令をレーザ発振器１に与えレーザビームの出力を増
減させる。
【００３４】ＣＰＵ９に接続されたアシストガス流量制
御装置１６も制御プログラム２２ａにより制御され、制
御指令をアシストガス流量調節器１８に与え、アシスト
ガスの流量を増減させる。アシストガス供給ボンベ２１
に充填されているアシストガスは、アシストガス流量調
節器１８を介してレーザ溶接ヘッド４に供給され、レー
ザビームの焦点位置付近に供給される。
御装置１６も制御プログラム２２ａにより制御され、制
御指令をアシストガス流量調節器１８に与え、アシスト
ガスの流量を増減させる。アシストガス供給ボンベ２１
に充填されているアシストガスは、アシストガス流量調
節器１８を介してレーザ溶接ヘッド４に供給され、レー
ザビームの焦点位置付近に供給される。
【００３５】同様に、ＣＰＵ９に接続されたシールドガ
ス流量制御装置１７も制御プログラム２２ａにより制御
され、制御指令をシールドガス流量調節器１９に与え、
シールドガスの流量を増減させる。シールドガス供給ボ
ンベ２０に充填されているシールドガスは、シールドガ
ス流量調節器１９を介してレーザ溶接ヘッド４に供給さ
れ、レーザビームの焦点位置付近に供給される。
ス流量制御装置１７も制御プログラム２２ａにより制御
され、制御指令をシールドガス流量調節器１９に与え、
シールドガスの流量を増減させる。シールドガス供給ボ
ンベ２０に充填されているシールドガスは、シールドガ
ス流量調節器１９を介してレーザ溶接ヘッド４に供給さ
れ、レーザビームの焦点位置付近に供給される。
【００３６】一方、ＣＰＵ９は、ＡＥ信号と基準データ
２２の比較演算の結果、ＡＥ信号が基準データ以上或い
は以下であれば、非適切な溶接条件で溶接が行われてい
るものと判断し、補正プログラム２２ｂにより溶接条件
の診断，補正が実行される。すなわち、ＣＰＵ９は溶接
条件補正手段としての役割もなす。
２２の比較演算の結果、ＡＥ信号が基準データ以上或い
は以下であれば、非適切な溶接条件で溶接が行われてい
るものと判断し、補正プログラム２２ｂにより溶接条件
の診断，補正が実行される。すなわち、ＣＰＵ９は溶接
条件補正手段としての役割もなす。
【００３７】この診断，補正の説明に先立ち、図２及び
図３により溶接とＡＥセンサの信号の関係について説明
する。
図３により溶接とＡＥセンサの信号の関係について説明
する。
【００３８】図２は、レーザ溶接開始から終了までの、
ＡＥセンサ６の検出信号を表したものである。溶接開始
時０から時間ｔ1までと時間ｔ2から溶接終了時ｔ3まで
は、過渡的で不安定な特有の現象が見られる。このた
め、ＣＰＵ９によって読み出される基準データは、この
過渡的な部分のデータを除外して設定する。これによ
り、定常的な溶接時の基準データの信頼性が向上する。
ＡＥセンサ６の検出信号を表したものである。溶接開始
時０から時間ｔ1までと時間ｔ2から溶接終了時ｔ3まで
は、過渡的で不安定な特有の現象が見られる。このた
め、ＣＰＵ９によって読み出される基準データは、この
過渡的な部分のデータを除外して設定する。これによ
り、定常的な溶接時の基準データの信頼性が向上する。
【００３９】図３は溶接時のＡＥセンサ６の検出信号レ
ベルと時間の関係を表したグラフである。
ベルと時間の関係を表したグラフである。
【００４０】溶接開始時の時間０から時間ｔ1までと溶
接終了時の時間ｔ2から時間ｔ3までの時間は上記理由に
より制御範囲から除外する。
接終了時の時間ｔ2から時間ｔ3までの時間は上記理由に
より制御範囲から除外する。
【００４１】Ｗ0は、均一でかつ高品質なレーザ溶接を
行った時のＡＥセンサ６の検出信号であり、時間ｔ1か
ら時間ｔ2までのＡＥセンサ６の検出信号レベルの平均
値をＳ0とする。ここで、均一でかつ高品質な溶接を行
うためには、時間ｔ1から時間ｔ2の間においてＡＥセン
サ６の検出信号レベルがＳ0を中心値として上限値はＳ0
＋ΔＳ、下限値はＳ0＋ΔＳとしてその間に入る必要が
ある。換言すれば、Ｓ0±ΔＳが正常溶接の基準データ
となる。
行った時のＡＥセンサ６の検出信号であり、時間ｔ1か
ら時間ｔ2までのＡＥセンサ６の検出信号レベルの平均
値をＳ0とする。ここで、均一でかつ高品質な溶接を行
うためには、時間ｔ1から時間ｔ2の間においてＡＥセン
サ６の検出信号レベルがＳ0を中心値として上限値はＳ0
＋ΔＳ、下限値はＳ0＋ΔＳとしてその間に入る必要が
ある。換言すれば、Ｓ0±ΔＳが正常溶接の基準データ
となる。
【００４２】例えば、波形Ｗ1は、時間ｔ1から時間ｔ2
の間に上限値Ｓ0＋ΔＳを超える時間帯があり、波形Ｗ2
は、下限値Ｓ0−ΔＳを下回る時間帯があるため、均一
でかつ高品質な溶接を得ることができない。このため、
均一でかつ高品質な溶接を行うには、最適な溶接条件の
制御，即ち、レーザビームの出力，レーザビームの焦点
位置，シールドガスの流量，アシストガスの流量を最適
な値に制御する必要がある。
の間に上限値Ｓ0＋ΔＳを超える時間帯があり、波形Ｗ2
は、下限値Ｓ0−ΔＳを下回る時間帯があるため、均一
でかつ高品質な溶接を得ることができない。このため、
均一でかつ高品質な溶接を行うには、最適な溶接条件の
制御，即ち、レーザビームの出力，レーザビームの焦点
位置，シールドガスの流量，アシストガスの流量を最適
な値に制御する必要がある。
【００４３】これらの溶接条件が、それぞれ適正範囲か
ら外れた時に得られるＡＥセンサ６の検出信号の波形の
具体例を表したものが、図４，図５である。
ら外れた時に得られるＡＥセンサ６の検出信号の波形の
具体例を表したものが、図４，図５である。
【００４４】図４において、波形Ｗ41は、レーザビーム
の出力値が最適範囲に対し低い場合、または、レーザビ
ームの焦点位置が最適範囲にない場合に生じる波形であ
る。波形Ｗ42は、レーザビームの出力が最適範囲に対し
高い場合の波形である。波形Ｗ41，Ｗ42とも周波数が低
く、波形の凹凸が比較的少ない特徴がある。
の出力値が最適範囲に対し低い場合、または、レーザビ
ームの焦点位置が最適範囲にない場合に生じる波形であ
る。波形Ｗ42は、レーザビームの出力が最適範囲に対し
高い場合の波形である。波形Ｗ41，Ｗ42とも周波数が低
く、波形の凹凸が比較的少ない特徴がある。
【００４５】図５において、波形Ｗ50は、シールドガス
の流量が最適範囲になく、流量が多い場合にも、少ない
場合にも表われる波形である。また、アシストガスの流
量が多い場合には、波形50に類似した波形が表われる。
ＡＥセンサ６の検出信号レベルに凹凸があるのが特徴で
ある。
の流量が最適範囲になく、流量が多い場合にも、少ない
場合にも表われる波形である。また、アシストガスの流
量が多い場合には、波形50に類似した波形が表われる。
ＡＥセンサ６の検出信号レベルに凹凸があるのが特徴で
ある。
【００４６】波形Ｗ60は、アシストガスの流量が最適範
囲より少ない場合の波形であり、検出信号レベルが異常
に高く周波数が高いのが特徴である。これは、アシスト
ガスの流量が少ない時に発生する金属プラズマによるも
のである。
囲より少ない場合の波形であり、検出信号レベルが異常
に高く周波数が高いのが特徴である。これは、アシスト
ガスの流量が少ない時に発生する金属プラズマによるも
のである。
【００４７】均一でかつ安定した溶接を行うには、常
時、溶接状態を監視し、それぞれの溶接条件を適正範囲
に入るようにリアルタイムで制御することが必要であ
る。ここで、溶接状態を１個のＡＥセンサ６で検出し、
それぞれの溶接条件を補正プログラム２２ｂに基づき制
御する手順を以下に示す。
時、溶接状態を監視し、それぞれの溶接条件を適正範囲
に入るようにリアルタイムで制御することが必要であ
る。ここで、溶接状態を１個のＡＥセンサ６で検出し、
それぞれの溶接条件を補正プログラム２２ｂに基づき制
御する手順を以下に示す。
【００４８】図６に補正プログラム２２ｂにより実行す
るレーザ溶接条件の制御フローを示す。（ａ）〜（ｋ）
はそのフローのステップである。
るレーザ溶接条件の制御フローを示す。（ａ）〜（ｋ）
はそのフローのステップである。
【００４９】まず、（ａ）において、ＡＥセンサ６の検
出信号レベルが適正範囲（基準データ内）にあるか否か
判定する。この検出信号レベルが下限値Ｓ0−ΔＳ以下
であるか、または、上限値Ｓ0＋ΔＳ以上の場合、
（ｂ）以降の溶接条件の補正を行う。検出信号レベルが
適正範囲内にある場合は、（ｋ）に戻り、再び（ａ）に
おいて検出信号レベルが適正範囲内にあるかどうかをチ
ェックする。
出信号レベルが適正範囲（基準データ内）にあるか否か
判定する。この検出信号レベルが下限値Ｓ0−ΔＳ以下
であるか、または、上限値Ｓ0＋ΔＳ以上の場合、
（ｂ）以降の溶接条件の補正を行う。検出信号レベルが
適正範囲内にある場合は、（ｋ）に戻り、再び（ａ）に
おいて検出信号レベルが適正範囲内にあるかどうかをチ
ェックする。
【００５０】（ｂ）において、検出信号の波形が図４の
Ｗ41またはＷ42に類似している場合には、レーザビーム
の焦点位置が適正範囲外にあるか、または、レーザビー
ムの出力値が適正範囲外にあるかのどちらかであるが、
この場合、優先順位をつけて、まず（ｅ）においてレー
ザ溶接ヘッドの位置決め制御を行い、レーザビームの焦
点位置の判別と最適制御を行う。この焦点位置の最適制
御については、後で詳細に説明する。
Ｗ41またはＷ42に類似している場合には、レーザビーム
の焦点位置が適正範囲外にあるか、または、レーザビー
ムの出力値が適正範囲外にあるかのどちらかであるが、
この場合、優先順位をつけて、まず（ｅ）においてレー
ザ溶接ヘッドの位置決め制御を行い、レーザビームの焦
点位置の判別と最適制御を行う。この焦点位置の最適制
御については、後で詳細に説明する。
【００５１】（ｆ）において、再び検出信号が適正範囲
内にあるかどうかをチェックし、適正範囲内に入れば処
理終了し、当初の（ｋ）に戻る。適正範囲外の場合は、
焦点距離以外に原因があるので、（ｇ）でレーザビーム
の出力値を適正範囲に入るように制御する。ここで検出
信号レベルが、適正範囲の上限値Ｓ0＋ΔＳ以上の場
合、レーザビームの出力値を小さくし、適正範囲の下限
値Ｓ0−ΔＳ以下の場合、レーザビームの出力値を大き
くし、適正範囲に入るように制御する。
内にあるかどうかをチェックし、適正範囲内に入れば処
理終了し、当初の（ｋ）に戻る。適正範囲外の場合は、
焦点距離以外に原因があるので、（ｇ）でレーザビーム
の出力値を適正範囲に入るように制御する。ここで検出
信号レベルが、適正範囲の上限値Ｓ0＋ΔＳ以上の場
合、レーザビームの出力値を小さくし、適正範囲の下限
値Ｓ0−ΔＳ以下の場合、レーザビームの出力値を大き
くし、適正範囲に入るように制御する。
【００５２】（ｂ）において、検出信号の波形がＷ41及
びＷ42でもない場合は、（ｃ）に進み、検出信号の波形
が図５の波形50に類似しているかどうかをチェックす
る。波形Ｗ50に類似している場合、シールドガスの流量
が適正値に対し、少ない場合及び多い場合のどちらの場
合もあり、また、アシストガスの流量が多い場合もあ
る。ここで、この３つのどれであるかを判別するため、
優先順位をつけて、初めに、シールドガスの流量を微量
少なくする。この時、検出信号波形が改善されれば、さ
らに流量を少なくし、最適波形まで近づけ（ｋ）に進
む。逆にシールドガスの流量を少なくした時に検出信号
波形が、ますます悪くなれば、シールドガスの流量を基
の流量に戻しておく。次にシールドガスの流量を微量多
くする。この時の検出信号波形が改善されれば、さらに
流量を多くし、最適波形まで近づけ（ｋ）に進む。
びＷ42でもない場合は、（ｃ）に進み、検出信号の波形
が図５の波形50に類似しているかどうかをチェックす
る。波形Ｗ50に類似している場合、シールドガスの流量
が適正値に対し、少ない場合及び多い場合のどちらの場
合もあり、また、アシストガスの流量が多い場合もあ
る。ここで、この３つのどれであるかを判別するため、
優先順位をつけて、初めに、シールドガスの流量を微量
少なくする。この時、検出信号波形が改善されれば、さ
らに流量を少なくし、最適波形まで近づけ（ｋ）に進
む。逆にシールドガスの流量を少なくした時に検出信号
波形が、ますます悪くなれば、シールドガスの流量を基
の流量に戻しておく。次にシールドガスの流量を微量多
くする。この時の検出信号波形が改善されれば、さらに
流量を多くし、最適波形まで近づけ（ｋ）に進む。
【００５３】逆に、シールドガスの流量を多くした時に
検出波形がますます悪くなれば、シールドガスの流量を
元の流量に戻しておく。上記シールドガスの調整で溶接
条件が改善されれば、次にアシストガスの流量を微量少
なくする。この時、検出信号波形が改善されれば、さら
に、流量を少なくし、最適波形まで近づけ（ｋ）に進
む。
検出波形がますます悪くなれば、シールドガスの流量を
元の流量に戻しておく。上記シールドガスの調整で溶接
条件が改善されれば、次にアシストガスの流量を微量少
なくする。この時、検出信号波形が改善されれば、さら
に、流量を少なくし、最適波形まで近づけ（ｋ）に進
む。
【００５４】アシストガスの流量を多くした時に検出信
号がますます悪くなれば、アシストガスの流量を元の流
量に戻しておき、（ｋ）に進む。
号がますます悪くなれば、アシストガスの流量を元の流
量に戻しておき、（ｋ）に進む。
【００５５】（ｃ）において、検出信号の波形が、波形
Ｗ50に類似していない場合は、（ｄ）に進み、検出信号
の波形が図５の波形Ｗ60に類似している場合は、アシス
トガスの流量が適正範囲より少ないため、流量を多くし
て行き、検出信号波形が適正範囲に入るようにする。
Ｗ50に類似していない場合は、（ｄ）に進み、検出信号
の波形が図５の波形Ｗ60に類似している場合は、アシス
トガスの流量が適正範囲より少ないため、流量を多くし
て行き、検出信号波形が適正範囲に入るようにする。
【００５６】以上のように、それぞれの溶接条件を制御
しても検出信号が適正範囲に入らない時は、異常として
溶接を途中でストップする。
しても検出信号が適正範囲に入らない時は、異常として
溶接を途中でストップする。
【００５７】ここで、図７〜図１１により、上記図６の
（ｅ）で行ったレーザビームの焦点位置の最適制御につ
いて説明する。
（ｅ）で行ったレーザビームの焦点位置の最適制御につ
いて説明する。
【００５８】図７の（１）において、放物面鏡３０によ
ってレーザビームは、集光されたレーザビーム２とな
る。このレーザビームの焦点距離ｆ0は放物面鏡の物理
的寸法によって決まる。レーザ溶接を行う場合、レーザ
ビームの焦点が被溶接物５ａと５ｂの突合せ部表面にあ
る場合が最適となる。
ってレーザビームは、集光されたレーザビーム２とな
る。このレーザビームの焦点距離ｆ0は放物面鏡の物理
的寸法によって決まる。レーザ溶接を行う場合、レーザ
ビームの焦点が被溶接物５ａと５ｂの突合せ部表面にあ
る場合が最適となる。
【００５９】しかし、被溶接物５ａまたは５ｂは、機械
加工されたもの以外は、変形しているものが多く、レー
ザ溶接ヘッドを常に適正に位置決め制御する必要があ
る。図７の（２）は、焦点位置が被溶接物表面の上方に
ある場合であり、図７の（３）は、焦点位置が被溶接物
内にある場合である。
加工されたもの以外は、変形しているものが多く、レー
ザ溶接ヘッドを常に適正に位置決め制御する必要があ
る。図７の（２）は、焦点位置が被溶接物表面の上方に
ある場合であり、図７の（３）は、焦点位置が被溶接物
内にある場合である。
【００６０】これらの３つの焦点位置の状態をＡＥセン
サ６により検出し、最適制御する方法を次に説明する。
サ６により検出し、最適制御する方法を次に説明する。
【００６１】図８の（１）は、焦点位置が被溶接物の表
面にある場合であり、この時のＡＥセンサ６の検出信号
波形は、図８の（１′）の波形Ｗ0である。
面にある場合であり、この時のＡＥセンサ６の検出信号
波形は、図８の（１′）の波形Ｗ0である。
【００６２】図８の（２）は、レーザ溶接ヘッドをΔｌ
mm上昇させた状態を表したものであり、この時の検出信
号波形は、図８の（２′）のＷ11であり、平均信号レベ
ルＳ0−ΔＰ11となり、最適値Ｓ0より低くなる。
mm上昇させた状態を表したものであり、この時の検出信
号波形は、図８の（２′）のＷ11であり、平均信号レベ
ルＳ0−ΔＰ11となり、最適値Ｓ0より低くなる。
【００６３】図８の（３）は、レーザ溶接ヘッドをΔｌ
mm下降させた状態を表したものであり、この時の検出信
号波形は、図８の（３′）のＷ12であり、平均信号レベ
ルは、Ｓ0−ΔＰ12となり、最適値Ｓ0より低くなる。
mm下降させた状態を表したものであり、この時の検出信
号波形は、図８の（３′）のＷ12であり、平均信号レベ
ルは、Ｓ0−ΔＰ12となり、最適値Ｓ0より低くなる。
【００６４】図９の（１′）は、焦点位置が被溶接物の
上方にある場合で、この時のＡＥセンサ６の検出信号波
形は、図９の（１）の波形20であり、平均信号レベル
は、Ｓ0−ΔＰ20となり、最適値Ｓ0より低くなる。
上方にある場合で、この時のＡＥセンサ６の検出信号波
形は、図９の（１）の波形20であり、平均信号レベル
は、Ｓ0−ΔＰ20となり、最適値Ｓ0より低くなる。
【００６５】図９の（２′）は、レーザ溶接ヘッドを図
９（１′）よりもさらにΔｌmm上昇させた状態を表した
ものであ、この時の検出信号波形は、図９の（２）の波
形Ｗ21であり、平均信号レベルは（Ｓ0−ΔＰ20）−Δ
Ｐ21となり、さらに検出信号レベルが低下する。
９（１′）よりもさらにΔｌmm上昇させた状態を表した
ものであ、この時の検出信号波形は、図９の（２）の波
形Ｗ21であり、平均信号レベルは（Ｓ0−ΔＰ20）−Δ
Ｐ21となり、さらに検出信号レベルが低下する。
【００６６】図９の（３′）は、レーザ溶接ヘッドを図
９（１′）よりもさらにΔｌmm下降させた状態を表した
もので、この時の検出信号波形は、図９の（３）の波形
Ｗ22であり、平均信号レベルは（Ｓ0−ΔＰ20）＋ΔＰ
22となり、検出信号レベルが上昇する。
９（１′）よりもさらにΔｌmm下降させた状態を表した
もので、この時の検出信号波形は、図９の（３）の波形
Ｗ22であり、平均信号レベルは（Ｓ0−ΔＰ20）＋ΔＰ
22となり、検出信号レベルが上昇する。
【００６７】図１０の（１′）は、焦点位置が被溶接物
内にある場合で、この時のＡＥセンサ６の検出信号波形
は、図１０の（１）の波形Ｗ30であり、平均信号レベル
はＳ0−ΔＰ30となり、最適値Ｓ0より低くなる。
内にある場合で、この時のＡＥセンサ６の検出信号波形
は、図１０の（１）の波形Ｗ30であり、平均信号レベル
はＳ0−ΔＰ30となり、最適値Ｓ0より低くなる。
【００６８】図１０の（２′）は、レーザ溶接ヘッドを
図（１′）よりもΔｌmm上昇させた状態を表したもの
で、この時の検出信号波形は、図１０の（２）の波形Ｗ
31であり、平均信号レベルは（Ｓ0−ΔＰ30）＋ΔＰ31
となり、検出信号レベルが上昇する。
図（１′）よりもΔｌmm上昇させた状態を表したもの
で、この時の検出信号波形は、図１０の（２）の波形Ｗ
31であり、平均信号レベルは（Ｓ0−ΔＰ30）＋ΔＰ31
となり、検出信号レベルが上昇する。
【００６９】図１０の（３′）は、レーザ溶接ヘッドを
図１０（１′）よりもΔｌmm下降させた状態を表したも
ので、この時の検出信号波形は図１０の（３）の波形Ｗ
32であり、平均信号レベルは（Ｓ0−ΔＰ30）−ΔＰ32
となり検出信号レベルは低下する。
図１０（１′）よりもΔｌmm下降させた状態を表したも
ので、この時の検出信号波形は図１０の（３）の波形Ｗ
32であり、平均信号レベルは（Ｓ0−ΔＰ30）−ΔＰ32
となり検出信号レベルは低下する。
【００７０】以上のことから、レーザ溶接ヘッドを制御
し、レーザビームの焦点位置を最適な位置にするための
制御フローを図１１に示す。
し、レーザビームの焦点位置を最適な位置にするための
制御フローを図１１に示す。
【００７１】本実施例によれば、レーザ溶接の状態をオ
ンラインで常時監視し、多種のレーザ溶接条件のうちい
ずれかに非適切な状態が生じた場合にはリアルタイムで
検出して、補正するので、安定して高品質なレーザ溶接
品を製作することができる。
ンラインで常時監視し、多種のレーザ溶接条件のうちい
ずれかに非適切な状態が生じた場合にはリアルタイムで
検出して、補正するので、安定して高品質なレーザ溶接
品を製作することができる。
【００７２】なお、上記の溶接制御方式は、溶接条件の
診断データとして、レーザ出力、レーザビームの焦点位
置決め、シールドガス流量、アシストガス流量等の各種
溶接条件を許容範囲外にした場合に発生する溶接時のＡ
Ｅ信号パターンを用いるが、このような診断データを用
いず、これらの多種の溶接条件に優先順位をつけて、各
溶接条件を溶接が改善されるまで微量変化させてその溶
接状況の変化をＡＥ信号と基準データの比較からとらえ
て、どの溶接条件を補正すべきは診断するようにしても
よい。
診断データとして、レーザ出力、レーザビームの焦点位
置決め、シールドガス流量、アシストガス流量等の各種
溶接条件を許容範囲外にした場合に発生する溶接時のＡ
Ｅ信号パターンを用いるが、このような診断データを用
いず、これらの多種の溶接条件に優先順位をつけて、各
溶接条件を溶接が改善されるまで微量変化させてその溶
接状況の変化をＡＥ信号と基準データの比較からとらえ
て、どの溶接条件を補正すべきは診断するようにしても
よい。
【００７３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、レーザ溶
接の異常をＡＥセンサで検知した場合に、その異常が上
記の溶接諸条件の何に該当するのか具体的に診断し、そ
の診断結果を基にレーザ溶接の最適制御を可能にする。
接の異常をＡＥセンサで検知した場合に、その異常が上
記の溶接諸条件の何に該当するのか具体的に診断し、そ
の診断結果を基にレーザ溶接の最適制御を可能にする。
【００７４】また、現場騒音等のノイズ対処等を施すこ
とで、誤制御を防止し、信頼性を高めることができる。
とで、誤制御を防止し、信頼性を高めることができる。
【図１】本発明の一実施例に係るレーザ溶接制御装置の
システムズ
システムズ
【図２】レーザ溶接開始から終了までの、ＡＥセンサの
検出信号を表した図
検出信号を表した図
【図３】溶接時のＡＥセンサの検出信号レベルと時間の
関係を表した
関係を表した
【図４】溶接条件が、それぞれ適正範囲から外れた時に
得られるＡＥセンサの検出信号の波形の説明図
得られるＡＥセンサの検出信号の波形の説明図
【図５】溶接条件が、それぞれ適正範囲から外れた時に
得られるＡＥセンサの検出信号の波形の説明図
得られるＡＥセンサの検出信号の波形の説明図
【図６】溶接時の溶接条件の補正を行う場合のフローチ
ャート
ャート
【図７】レーザビームの焦点位置の最適制御の説明図
【図８】レーザビームの焦点位置の最適制御の説明図
【図９】レーザビームの焦点位置の最適制御の説明図
【図１０】レーザビームの焦点位置の最適制御の説明図
【図１１】レーザビームの焦点位置の最適制御のフロー
チャート
チャート
１…レーザ発振器、２…レーザビーム、４…レーザ溶接
ヘッド、５…被溶接物、６…ＡＥセンサ、８…暗騒音デ
ータメモリ、９…ＣＰＵ（溶接条件補正手段）、１０ａ
…基準データメモリ、１０ｂ…診断データメモリ（ＡＥ
パターンデータメモリ）、１２…溶接ヘッド位置決め制
御装置（レーザビーム焦点位置決め制御装置）、１５…
レーザ出力制御装置、１６…アシストガス流量制御装
置、１７…シールドガス流量制御装置、２２ａ…制御プ
ログラム、２２ｂ…補正プログラム。
ヘッド、５…被溶接物、６…ＡＥセンサ、８…暗騒音デ
ータメモリ、９…ＣＰＵ（溶接条件補正手段）、１０ａ
…基準データメモリ、１０ｂ…診断データメモリ（ＡＥ
パターンデータメモリ）、１２…溶接ヘッド位置決め制
御装置（レーザビーム焦点位置決め制御装置）、１５…
レーザ出力制御装置、１６…アシストガス流量制御装
置、１７…シールドガス流量制御装置、２２ａ…制御プ
ログラム、２２ｂ…補正プログラム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 茂隆 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 松島 修 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 一色 治 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 吉池 輝世勝 茨城県日立市会瀬町二丁目９番１号 日 立設備エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−58698（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−9783（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−313473（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−75817（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−89893（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−220294（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/00 G01N 29/14
Claims (9)
- 【請求項１】 適切な溶接条件で行われた時に発生する
ＡＥ信号を予め調べて基準データとして記憶しておき、
また、レーザ出力、レーザビームの焦点位置決め、シー
ルドガス流量、アシストガス流量等の各種溶接条件を許
容範囲外にした場合に発生する溶接時のＡＥ信号パター
ンを予め調べて各種非適切溶接条件のＡＥ信号パターン
として記憶しておき、レーザ溶接を行う場合に、レーザ
溶接時に発生する音をＡＥセンサにより検出し、このＡ
Ｅ信号を前記基準データと比較して、実際のＡＥ信号が
前記基準データ以上或いは以下の場合には、そのＡＥ信
号を前記各種非適切溶接条件のＡＥ信号パターンと比較
し、ＡＥ信号が前記ＡＥ信号パターンのいずれかに類似
すれば、そのパターンに該当する溶接条件を補正するこ
とを特徴とするレーザ溶接制御方法。 - 【請求項２】 前記各種溶接条件の中に前記非適切溶接
条件のＡＥ信号パターンが共通して区別のつかないもの
が存在する場合には、その対象となる溶接条件に優先順
位をつけ、その順位に従い溶接条件を微量変化させ、こ
の微量変化後のＡＥ信号と前記基準データを比較演算し
て、この基準データ・ＡＥ信号差が小さくなれば、この
微量変化させた溶接条件をさらに同方向に変化させるこ
とで補正し、一方、この溶接条件の微量変化により基準
データ・ＡＥ信号差が大きくなればその溶接条件を元に
戻して、次の順位の溶接条件を微量変化させて、その前
の順位同様に微量変化後のＡＥ信号と前記基準データを
比較演算して溶接条件の補正を行うようにした請求項１
記載のレーザ溶接制御方法。 - 【請求項３】 適切な溶接条件で行われた時に発生する
ＡＥ信号を予め調べて基準データとして記憶しておき、
レーザ溶接を行う場合に、レーザ溶接時に発生する音を
ＡＥセンサにより検出し、このＡＥ信号を予め基準デー
タと比較して、実際のＡＥ信号が前記基準データ以上或
いは以下の場合には、レーザ出力、レーザビームの焦点
位置決め、シールドガス流量、アシストガス流量等の各
種溶接条件に優先順位をつけて、その順位に従い溶接条
件を微量変化させ、この微量変化後のＡＥ信号と前記基
準データを比較演算して、この基準データ・ＡＥ信号差
が小さくなれば、この微量変化させた溶接条件をさらに
同方向に変化させることで補正し、一方、この溶接条件
の微量変化により基準データ・ＡＥ信号差が大きくなれ
ばその溶接条件を元に戻して、次の順位の溶接条件を微
量変化させて、その前の順位同様に微量変化後のＡＥ信
号と前記基準データを比較演算して溶接条件の補正を行
うことを特徴とするレーザ溶接制御方法。 - 【請求項４】 前記ＡＥセンサから検出されるＡＥ信号
は、レーザ溶接開始時と溶接終了時の過渡的な状態にお
ける検出信号と作業現場からの溶接音以外のノイズをカ
ットして前記基準データと比較されるよう設定してある
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のレーザ溶
接制御方法。 - 【請求項５】 前記各種溶接条件の補正を行っても、前
記ＡＥ信号が前記基準データの範囲内に収まらない場合
には、警報を発して溶接運転を停止させるようにした請
求項１ないし請求項４のいずれか１項記載のレーザ溶接
制御方法。 - 【請求項６】 （ａ）レーザ溶接により発生する音を検
出するＡＥセンサと、（ｂ）レーザ出力制御手段と、
（ｃ）被溶接物に対するレーザビーム焦点位置を制御す
るレーザビーム焦点位置決め制御手段と、（ｄ）シール
ドガス流量制御手段と、（ｅ）アシストガス流量制御手
段と、（ｆ）適切な溶接条件で行われた時に発生するＡ
Ｅ信号を予め調べて基準データとして記憶する基準デー
タ記憶手段と、（ｇ）レーザ出力、レーザビームの焦点
位置決め、シールドガス流量、アシストガス流量等の各
種溶接条件を許容範囲外にした場合に発生する溶接時の
ＡＥ信号パターンを予め調べて各種非適切溶接条件のＡ
Ｅ信号パターンとして記憶するＡＥ信号パターン記憶手
段と、（ｈ）前記ＡＥセンサで検出された溶接時の実際
のＡＥ信号を前記基準データと比較して、このＡＥ信号
が前記基準データ以上或いは以下の場合には、そのＡＥ
信号を前記各種非適切溶接条件のＡＥ信号パターンと比
較し、ＡＥ信号が前記ＡＥ信号パターンに類似するか否
か判断し、ＡＥ信号が前記ＡＥ信号パターンのいずれか
に類似すれば、そのパターンに該当する溶接条件を補正
する溶接条件補正手段とを備えて成ることを特徴とする
レーザ溶接制御装置。 - 【請求項７】（ａ）レーザ溶接により発生する音を検出
するＡＥセンサと、（ｂ）レーザ出力制御手段と、
（ｃ）被溶接物に対するレーザビーム焦点位置を制御す
るレーザビーム焦点位置決め制御手段と、（ｄ）シール
ドガス流量制御手段と、（ｅ）アシストガス流量制御手
段と、（ｆ）適切な溶接条件で行われた時に発生するＡ
Ｅ信号を予め調べて基準データとして記憶する基準デー
タ記憶手段と、（ｇ）レーザ出力、レーザビームの焦点
位置決め、シールドガス流量、アシストガス流量等の各
種溶接条件を許容範囲外にした場合に発生する溶接時の
ＡＥ信号パターンを予め調べて各種非適切溶接条件のＡ
Ｅ信号パターンとして記憶するＡＥ信号パターン記憶手
段と、（ｈ）前記ＡＥセンサで検出された溶接時の実際
のＡＥ信号を前記基準データと比較して、このＡＥ信号
が前記基準データ以上或いは以下の場合には、所定の補
正プログラムすなわちレーザ出力、レーザビームの焦点
位置決め、シールドガス流量、アシストガス流量等の各
種溶接条件を予め付けた優先順位に従い微量変化させ、
この微量変化後のＡＥ信号と前記基準データを比較演算
して、この基準データ・ＡＥ信号差が小さくなれば、こ
の微量変化させた溶接条件をさらに同方向に変化させる
ことで補正し、一方、この溶接条件の微量変化により基
準データ・ＡＥ信号差が大きくなればその溶接条件を元
に戻して、次の順位の溶接条件を微量変化させて、その
前の順位同様に微量変化後のＡＥ信号と前記基準データ
を比較演算して溶接条件の補正を行うことを内容とする
プログラムを実行する補正手段とを備えて成ることを特
徴とするレーザ溶接制御装置。 - 【請求項８】 前記ＡＥセンサから検出される信号のう
ち、レーザ溶接開始時と溶接終了時の過渡的な状態にお
ける検出信号と作業現場からの溶接音以外のノイズをカ
ットする手段を備えて成る請求項６又は請求項７記載の
レーザ溶接制御装置。 - 【請求項９】 前記各種溶接条件の補正により溶接が改
善されない場合には、警報を出力して溶接を自動停止す
る手段を備えた請求項６ないし請求項８のいずれか１項
記載のレーザ溶接制御装置。
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|---|---|---|---|
| JP04306743A JP3114830B2 (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | レーザ溶接制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04306743A JP3114830B2 (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | レーザ溶接制御方法及び装置 |
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