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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6796441
(24)【登録日】2020年11月18日
(45)【発行日】2020年12月9日
(54)【発明の名称】レーザスポット溶接の評価方法
(51)【国際特許分類】
B23K 26/00 20140101AFI20201130BHJP
B23K 26/21 20140101ALI20201130BHJP
B23K 26/22 20060101ALI20201130BHJP
【ＦＩ】
B23K26/00 P
B23K26/21 G
B23K26/22
【請求項の数】5
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2016-186757(P2016-186757)
(22)【出願日】2016年9月26日
(65)【公開番号】特開2018-51565(P2018-51565A)
(43)【公開日】2018年4月5日
【審査請求日】2019年7月12日
(73)【特許権者】
【識別番号】712004783
【氏名又は名称】株式会社総合車両製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100148013
【弁理士】
【氏名又は名称】中山 浩光
(72)【発明者】
【氏名】吉澤 正皓
(72)【発明者】
【氏名】河田 直樹
【審査官】
柏原 郁昭
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００８−２２９６７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−２８３３９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−０８７０５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６０−０１８２８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−１８３６１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−３３０２９２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ２３Ｋ ２６／００
Ｂ２３Ｋ ２６／２１
Ｂ２３Ｋ ２６／２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザ光の照射によって金属板の重ね合わせ部分に形成したスポット状の溶接部を評価するレーザスポット溶接の評価方法であって、
溶接時に前記溶接部に照射される前記レーザ光の反射強度を第１の時系列データとして検出する検出ステップと、
前記第１の時系列データにおけるピーク値に所定の係数を乗算した値を階級値とした前記レーザ光の反射強度のヒストグラムにおいて、前記レーザ光の反射強度が第１の閾値以下である領域に前記ヒストグラムの裾部が含まれるように前記第１の閾値を設定する閾値設定ステップと、
前記第１の時系列データにおける立ち上がり時刻から立ち下がり時刻までの時間幅に所定の係数を乗算した値を解析幅として設定する解析幅設定ステップと、
前記第１の時系列データにおける各時刻について、前記解析幅内のデータのうち前記レーザ光の反射強度が前記第１の閾値以上であるデータの個数をカウント値として算出するカウントステップと、
前記カウントステップで算出した前記カウント値についての第２の時系列データと、前記溶接部における前記金属板間の隙間が許容範囲内であるときの前記第２の時系列データとに基づいて前記溶接部における前記金属板間の隙間の大きさの可否を判定する判定ステップと、を含み、
前記閾値設定ステップでは、前記溶接部における前記金属板間の隙間が許容範囲内であるときの前記第１の時系列データを用いて前記第１の閾値を設定する、レーザスポット溶接の評価方法。
溶接時に前記溶接部に照射される前記レーザ光の反射強度を第１の時系列データとして検出する検出ステップと、
前記第１の時系列データにおけるピーク値に所定の係数を乗算した値を階級値とした前記レーザ光の反射強度のヒストグラムにおいて、前記レーザ光の反射強度が第１の閾値以下である領域に前記ヒストグラムの裾部が含まれるように前記第１の閾値を設定する閾値設定ステップと、
前記第１の時系列データにおける立ち上がり時刻から立ち下がり時刻までの時間幅に所定の係数を乗算した値を解析幅として設定する解析幅設定ステップと、
前記第１の時系列データにおける各時刻について、前記解析幅内のデータのうち前記レーザ光の反射強度が前記第１の閾値以上であるデータの個数をカウント値として算出するカウントステップと、
前記カウントステップで算出した前記カウント値についての第２の時系列データと、前記溶接部における前記金属板間の隙間が許容範囲内であるときの前記第２の時系列データとに基づいて前記溶接部における前記金属板間の隙間の大きさの可否を判定する判定ステップと、を含み、
前記閾値設定ステップでは、前記溶接部における前記金属板間の隙間が許容範囲内であるときの前記第１の時系列データを用いて前記第１の閾値を設定する、レーザスポット溶接の評価方法。
【請求項2】
前記判定ステップでは、前記第２の時系列データにおける前記カウント値の最大値に所定の係数を乗算した値を第２の閾値とし、前記第２の時系列データのうち前記カウント値が前記第２の閾値以下であるデータの個数に基づいて、前記溶接部における前記金属板間の隙間の大きさの可否を判定する、請求項１に記載のレーザスポット溶接の評価方法。
【請求項3】
前記検出ステップでは、複数の前記溶接部のそれぞれについて前記第１の時系列データを検出し、
前記カウントステップでは、複数の前記第１の時系列データのそれぞれについて前記第２の時系列データを算出する、請求項２に記載のレーザスポット溶接の評価方法。
前記カウントステップでは、複数の前記第１の時系列データのそれぞれについて前記第２の時系列データを算出する、請求項２に記載のレーザスポット溶接の評価方法。
【請求項4】
前記判定ステップでは、互いに値が異なる複数の前記第２の閾値を用いて前記溶接部における前記金属板間の隙間の大きさの可否を判定する、請求項２又は３に記載のレーザスポット溶接の評価方法。
【請求項5】
前記解析幅設定ステップでは、前記溶接部における前記金属板間の隙間が許容範囲内であるときの前記第１の時系列データを用いて前記解析幅を設定する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザスポット溶接の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザスポット溶接の評価方法に関する。
【背景技術】
【0002】
金属板の溶接形態として、例えばレーザ光の照射によって金属板の重ね合わせ部分にスポット状の溶接部を形成するレーザスポット溶接がある。レーザスポット溶接においては、健全な溶接部を形成する観点から、溶接部における金属板間の隙間管理が極めて重要となっている。例えば、特許文献１には、溶接時に溶接部から発生する光を検出し、検出した光検出信号に基づいて溶接部の品質判定を行うことで、金属板間の隙間の大きさに起因する溶接異常を検知する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】特許第４６２４０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したようなレーザスポット溶接には、溶接品質の向上や溶接作業の効率化のために、簡易に且つ精度良く溶接部を評価できる評価方法が求められている。
【0005】
そこで、本発明は、簡易に且つ精度良く溶接部を評価できるレーザスポット溶接の評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のレーザスポット溶接の評価方法は、レーザ光の照射によって金属板の重ね合わせ部分に形成したスポット状の溶接部を評価するレーザスポット溶接の評価方法であって、溶接時に溶接部に照射されるレーザ光の反射強度を第１の時系列データとして検出する検出ステップと、第１の時系列データにおけるピーク値に所定の係数を乗算した値を階級値としたレーザ光の反射強度のヒストグラムにおいて、レーザ光の反射強度が第１の閾値以下である領域にヒストグラムの裾部が含まれるように第１の閾値を設定する閾値設定ステップと、第１の時系列データにおける立ち上がり時刻から立ち下がり時刻までの時間幅に所定の係数を乗算した値を解析幅として設定する解析幅設定ステップと、第１の時系列データにおける各時刻について、解析幅内のデータのうちレーザ光の反射強度が第１の閾値以上であるデータの個数をカウント値として算出するカウントステップと、カウントステップで算出したカウント値についての第２の時系列データと、溶接部における金属板間の隙間が許容範囲内であるときの第２の時系列データとに基づいて溶接部における金属板間の隙間の大きさの可否を判定する判定ステップと、を含む。
【0007】
このレーザスポット溶接の評価方法では、第１の時系列データに基づくレーザ光の反射強度についてのヒストグラムにおいて、レーザ光の反射強度が第１の閾値以下である領域にヒストグラムの裾部が含まれるように第１の閾値を設定する。そして、第１の時系列データの各時刻について、解析幅内のデータのうちレーザ光の反射強度が第１の閾値以上であるデータの個数をカウントすることにより、第２の時系列データを算出する。このようにヒストグラムの裾部に対応して設定された第１の閾値を用いて算出された第２の時系列データは、溶接部における金属板間の隙間が許容範囲内である場合と許容範囲外である場合とで異なる挙動を示す。したがって、算出した第２の時系列データと、溶接部における金属板間の隙間が許容範囲内であるときの第２の時系列データとを用いることで、溶接部における金属板間の隙間の大きさの可否を判定でき、簡易に且つ精度良く溶接部を評価することが可能となる。
【0008】
また、判定ステップでは、第２の時系列データにおけるカウント値の最大値に所定の係数を乗算した値を第２の閾値とし、第２の時系列データのうちカウント値が第２の閾値以下であるデータの個数に基づいて、溶接部における金属板間の隙間の大きさの可否を判定してもよい。第２の時系列データにおいては、溶接部における金属板間の隙間が許容範囲内である場合にはカウント値が最大値の近傍で安定する傾向があるのに対し、当該隙間が許容範囲外である場合にはカウント値が小さくなる方向にばらつく傾向がある。そのため、第２の時系列データのうちカウント値が第２の閾値以下であるデータの個数に基づいて溶接部における金属板間の隙間の大きさの可否を判定することで、より簡易に且つ精度良く溶接部を評価することが可能となる。
【0009】
また、検出ステップでは、複数の溶接部のそれぞれについて第１の時系列データを検出し、カウントステップでは、複数の第１の時系列データのそれぞれについて第２の時系列データを算出してもよい。この場合、複数の溶接部についてのデータに基づいて溶接部Ｗを評価できるので、一層精度良く溶接部を評価することが可能となる。
【0010】
また、判定ステップでは、互いに値が異なる複数の第２の閾値を用いて溶接部における金属板間の隙間の大きさの可否を判定してもよい。この場合、複数の第２の閾値についての判定結果に基づいて溶接部を評価できるので、一層精度良く溶接部を評価することが可能となる。
【0011】
また、閾値設定ステップでは、溶接部における金属板間の隙間が許容範囲内であるときの第１の時系列データを用いて第１の閾値を設定してもよい。この場合、溶接部の評価の度に同一の第１の閾値を用いることができるので、一層簡易に且つ精度良く溶接部を評価することが可能となる。
【0012】
また、解析幅設定ステップでは、溶接部における金属板間の隙間が許容範囲内であるときの第１の時系列データを用いて解析幅を設定してもよい。この場合、溶接部の評価の度に同一の解析幅を用いることができるので、一層簡易に且つ精度良く溶接部を評価することが可能となる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、簡易に且つ精度良く溶接部を評価できるレーザスポット溶接の評価方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の一実施形態に係るレーザスポット溶接の評価方法を実現するレーザスポット溶接システムの構成図である。
【図3】判定値算出ステップの処理手順を示すフローチャートである。
【図4】金属板同士が密着している場合の第１の時系列データを示すグラフである。
【図7】各第２の閾値についての偏差平方和を示すグラフである。
【図8】隙間評価ステップの処理手順を示すフローチャートである。
【図9】隙間が０．１ｍｍである場合の第１の時系列データを示すグラフである。
【図10】隙間が０．２５ｍｍである場合の第１の時系列データを示すグラフである。
【図11】隙間が０．５０ｍｍである場合の第１の時系列データを示すグラフである。
【図12】隙間が０．７５ｍｍである場合の第１の時系列データを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【0016】
図１に示されるレーザスポット溶接システム１は、２枚の金属板２，２同士を重ね溶接するためのシステムである。溶接対象の金属板２，２は、例えば鉄道車両構体に用いられる外板パネルと骨部材である。金属板２を構成する材料としては、例えばＳＵＳ３０１Ｌ等のステンレス鋼が挙げられる。この例では、上側（後述するレーザ光Ｌの照射側）の金属板２の厚さは０．８ｍｍ程度であり、下側の金属板２の厚さは１．５ｍｍ程度である。
【0017】
レーザスポット溶接システム１は、レーザ光Ｌの照射によって金属板２，２の重ね合わせ部分Ｐにスポット状の溶接部Ｗを形成するレーザスポット溶接装置３と、溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間の大きさの可否を評価する隙間評価装置４と、を含んで構成されている。本実施形態では、レーザスポット溶接装置３は、重ね合わせ部分Ｐ上に設定された溶接予定線Ｒに沿って並ぶように、複数の溶接部Ｗを順次形成する。
【0018】
レーザスポット溶接装置３は、レーザ照射部１１と、金属板送り部１２と、を備えている。レーザ照射部１１は、金属板２，２にレーザ光Ｌを照射する。レーザ照射部１１は、金属板２，２の上方に配置されたレーザヘッド１３を有している。レーザ照射部１１は、レーザヘッド１３の先端から金属板２，２に向けてレーザ光Ｌを出射させる。レーザ照射部１１から出射されるレーザ光Ｌは、例えば、波長８００〜１１２０ｎｍ、出力３〜５ｋＷ、パルス幅３０〜５０ｍｓｅｃのパルス光である。本実施形態では、波長９４０ｎｍのレーザ光Ｌを用いている。１パルスのレーザ光Ｌの照射により、１つの溶接部Ｗが形成される。
【0019】
金属板送り部１２は、金属板２，２を移動させることによってレーザ照射部１１による金属板２，２へのレーザ光Ｌの照射位置を走査させる。金属板送り部１２は、金属板２，２を載置可能な可動ステージ１４を有している。金属板送り部１２は、可動ステージ１４を矢印Ａ方向に一定の速度で移動させる。これにより、可動ステージ１４に載置された金属板２，２が、溶接予定線Ｒに沿って、レーザ照射部１１によるレーザ光Ｌの照射位置に対して相対的に移動する。レーザ照射部１１及び金属板送り部１２の動作は、後述する制御部１６により制御される。
【0020】
隙間評価装置４は、光検出部１５と、制御部１６と、を備えている。光検出部１５は、溶接時に溶接部Ｗに照射されるレーザ光Ｌの反射強度を検出し、検出結果を制御部１６に出力する。光検出部１５は、レーザヘッド１３の左右両側（溶接予定線Ｒと直交する方向における両側）に一対設けられている。
【0021】
図２に示されるように、各光検出部１５は、例えば、光検出素子２１と、バンドパスフィルタ２２と、延長バレル２３と、ピンホール部材２４と、アッテネータ２５と、保護部材２６と、を有している。光検出素子２１は、例えばフォトダイオードであり、受光部に入射したレーザ光Ｌの強度を検出し、検出したレーザ光Ｌの強度に対応した電圧値を制御部１６に出力する。光検出素子２１のサンプリング周期は、レーザ光Ｌのパルス幅の１／１０００〜１／１００程度であり、この例では０．１ｍｓｅｃである。
【0022】
光検出素子２１からレーザ光Ｌの照射位置Ｙに向かう方向において、バンドパスフィルタ２２、延長バレル２３、ピンホール部材２４、アッテネータ２５及び保護部材２６は、この順に設けられ、互いに同軸に配置されている。バンドパスフィルタ２２は、レーザ光Ｌの波長を含む所定の波長域の光のみを透過させ、当該波長域以外の光を遮断する。延長バレル２３は、バンドパスフィルタ２２とピンホール部材２４との間の距離を調節するための筒状部材である。延長バレル２３は、互いに同軸に２つ設けられている。ピンホール部材２４は、所定径のピンホールを有し、当該ピンホールに入射した光のみを通過させる。アッテネータ２５は、透過するレーザ光Ｌのうち散乱光の強度を減衰させる一方で反射光の強度を保つように機能する減衰器である。アッテネータ２５は、互いに同軸に２つ設けられている。保護部材２６は、例えばガラス板であり、溶接位置において発生するヒュームやスパッタ等から各部材を保護する。
【0023】
一対の光検出部１５のそれぞれは、レーザヘッド１３を保持する図略のホルダに固定されている。同時刻に一対の光検出部１５で検出されるレーザ光Ｌの反射強度が互いに等しくなるように、一対の光検出部１５の姿勢及び向きは調整されている。本実施形態では、一対の光検出部１５は、レーザ光Ｌの光軸Ｘ１に関して互いに線対称となるように配置されている。図２では、一方の光検出部１５が省略されている。各光検出部１５の光軸Ｘ２は、レーザ光Ｌの照射位置Ｙを通っている。各光軸Ｘ２とレーザ光Ｌの光軸Ｘ１とのなす角は、例えば約４０度となっている。
【0024】
制御部１６は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、通信インタフェイス及びハードディスク等を備えたコンピュータにより構成されている。制御部１６は、レーザスポット溶接システム１の各部の動作を制御する。また、制御部１６は、各光検出部１５から出力される電圧値を第１の時系列データとして受け取り、受け取った第１の時系列データに基づいて溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間の大きさの可否を評価する。この評価の詳細については後述する。また、制御部１６は、例えば、ディスプレー等の表示部に評価結果を表示させたり、通信インタフェイスを介して評価結果を外部に送信することができる。
【0025】
続いて、レーザスポット溶接システム１により実行されるレーザスポット溶接の評価方法について説明する。このレーザスポット溶接の評価方法では、複数（この例では１０個）の溶接部Ｗについての第１の時系列データに基づいて、それら複数の溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間の大きさの可否を一体的に判定する。このレーザスポット溶接の評価方法は、金属板２，２間の隙間の大きさが許容範囲内であるときのレーザスポット溶接に基づいて判定値を算出する判定値算出ステップと、評価対象となるレーザスポット溶接により得られたデータと当該判定値とを用いて金属板２，２間の隙間の大きさの可否を判定する隙間評価ステップと、を備えている。以下では、まず、図３のフローチャートを参照しつつ判定値算出ステップについて説明する。
【0026】
判定値算出ステップでは、まず、一対の光検出部１５によって、１０個の溶接部Ｗのそれぞれについて第１の時系列データを検出する（ステップＳ１）。各第１の時系列データは、例えば、金属板２，２間に隙間が無く、金属板２，２同士が密着している場合のデータである。この例では、一対の光検出部１５のそれぞれで検出された電圧値の合算値を第１の時系列データとしている。図４に示されるように、これらの第１の時系列データは、略台形状部分を有する互いに類似した波形となる。各第１の時系列データにおいて、レーザ光Ｌの反射強度（電圧値）は、ある時刻においてゼロから急激に増加してピークを迎えた後、電圧値がピーク値の約半分程度となるまで急激に減少している。そして、一定時間徐々に減少した後、急激に減少してほぼゼロとなっている。
【0027】
続いて、それらの第１の時系列データのピーク値の平均値を平均ピーク値として算出する（ステップＳ２）。ステップＳ２以降の処理は、制御部１６によって実行される。続いて、各第１の時系列データについて、レーザ光Ｌの反射強度が平均ピーク値の５％以下であるデータをカットする（ステップＳ３）。これにより、各波形のうち、立ち上がり時刻以前及び立ち下がり時刻以後のレーザ光Ｌの反射強度がほぼゼロである部分をカットし、溶接時に照射された１パルスのレーザ光Ｌに対応する略台形状部分を切り出すことができる。図４には、カット後の各第１の時系列データの例が示されている。この例では、平均ピーク値は２．５Ｖ程度である。
【0028】
続いて、各第１の時系列データについて、平均ピーク値に所定の係数を乗算した値を階級値としてレーザ光Ｌの反射強度のヒストグラムを作成する（ステップＳ４）。この係数は、例えば５〜１０％程度である。この例では、階級値を０．２Ｖとしている。図５には、図４の各第１の時系列データから作成したヒストグラムが示されている。図５に示されるように、各ヒストグラムは、所定の階級値においてピークをとる略山型の分布となっている。
【0029】
続いて、ステップＳ４で作成したヒストグラムにおいて、レーザ光Ｌの反射強度が第１の閾値以下である領域にヒストグラムの裾部が含まれ、且つピーク部分が含まれないように第１の閾値を設定する（ステップＳ５）。ここで、ヒストグラムの裾部とは、山型の分布における裾に相当する部分であり、ピーク部分と比べて傾斜が緩やかな部分を意味する。例えば、図５の例では、いずれの第１の時系列データにおいても、階級値が０．６Ｖを超える位置において傾斜が急激に増加しており、階級値が０．６Ｖ以下の領域がヒストグラムの裾部となっている。また、第１の閾値は、レーザ光Ｌの反射強度が第１の閾値以上である領域に全データの例えば８５〜９５％が含まれるように設定されることが好ましい。
【0030】
この例では、第１の閾値を０．６Ｖとしている。なお、複数のヒストグラムから第１の閾値を設定する場合、例えば、第１の閾値以下である領域に各ヒストグラムの裾部が含まれるように、複数のヒストグラムの分布の形状を考慮して第１の閾値を設定してもよいし、或いは、各ヒストグラムから第１の閾値を上記のとおりに導出した上で、それらの平均値等を第１の閾値として設定してもよい。
【0031】
続いて、第１の時系列データにおける立ち上がり時刻から立ち下がり時刻までの時間幅に所定の係数を乗算した値を解析幅として設定する（ステップＳ６）。この例では、１０個の第１の時系列データについて当該時間幅を算出し、それらの時間幅の平均値に当該係数を乗算した値を解析幅とする。この係数は、例えば１０％程度である。この例では、解析幅を５ｍｓｅｃとしている。
【0032】
続いて、第１の時系列データにおける各時刻について、解析幅内のデータのうちレーザ光Ｌの反射強度が第１の閾値以上であるデータの個数をカウント値として算出する（ステップＳ７）。より詳細には、例えば、各時刻について、当該時刻から解析幅だけ後の時刻までの区間内にレーザ光Ｌの反射強度が第１の閾値以上であるデータが幾つあるかをカウントする。このカウント値についての第２の時系列データは、各第１の時系列データについて算出される。
【0033】
図６には、図４の各第１の時系列データから算出された第２の時系列データが示されている。図６に示されるように、各第２の時系列データにおいて、カウント値は、立ち上がり時刻の直後に最大値である５０となった後、一定区間、最大値のまま維持され、その後、急激に減少して０となっている。１０個の第２の時系列データのうち幾つかの第２の時系列データにおいては、カウント値は、後半部分において値が小さくなる方向に僅かにばらついている。
【0034】
続いて、第２の時系列データにおけるカウント値の最大値（図６の例では５０）に所定の係数を乗算した値を第２の閾値として設定する（ステップＳ８）。この例では、一例として、この係数を２０％，４０％，６０％，８０％の４つとし、第２の閾値を１０，２０，３０，４０の４つとしている。
【0035】
続いて、第２の時系列データのうちカウント値が第２の閾値以下であるデータの個数に基づいて、第２の閾値のそれぞれについて判定値を算出する（ステップＳ９）。より詳細には、各第２の時系列データについてカウント値が第２の閾値以下であるデータの個数を算出し、それらの個数の偏差平方和を判定値とする。例えば、この例では、第２の閾値が１０である場合において、１〜１０個目の第２の時系列データにおけるカウント値が１０以下であるデータの個数がそれぞれ１６，１７，…，２３個であり、それらの平均が２０個である。この場合、（２０−１６）２＋（２０−１７）２＋…＋（２０−２３）２＝１１３と偏差平方和を算出できる。同様に、第２の閾値が２０，３０，４０である場合のそれぞれについて、約１１０，１７０，２６３０と偏差平方和を算出できる（図７）。
【0036】
続いて、制御部１６は、平均ピーク値、階級値、第１の閾値、解析幅、各第２の閾値及び各判定値を含む計算結果を上述したメモリやハードディスク等の記憶部に記憶し、判定値算出ステップを終了する（ステップＳ１０）。
【0037】
次に、図８のフローチャートを参照しつつ隙間評価ステップについて説明する。隙間評価ステップでは、まず、上記ステップＳ１と同様に、一対の光検出部１５によって、１０個の溶接部Ｗについての第１の時系列データを検出する（ステップＳ１１）。各第１の時系列データは、評価対象となるレーザスポット溶接により得られるデータである。続いて、上記ステップＳ３と同様に、各第１の時系列データについて、レーザ光Ｌの反射強度が平均ピーク値の５％以下のデータをカットする（ステップＳ１２）。この平均ピーク値としては、上述したステップＳ２で算出され、記憶部に記憶されている値を用いる。ステップＳ１２以降の処理は、制御部１６によって実行される。
【0038】
続いて、上記ステップＳ４と同様に、各第１の時系列データについてレーザ光Ｌの反射強度のヒストグラムを作成する（ステップＳ１３）。このヒストグラムの作成に用いる階級値としては、上述したステップＳ４で設定され、記憶部に記憶されている階級値を用いる。続いて、記憶部に記憶されている第１の閾値を、判定値算出ステップで用いる第１の閾値として設定する（ステップＳ１４、閾値設定ステップ）。続いて、記憶部に記憶されている解析幅を、判定値算出ステップで用いる解析幅として設定する（ステップＳ１５、解析幅設定ステップ）。
【0039】
続いて、ステップＳ１４，Ｓ１５で設定した第１の閾値と解析幅を用い、上記ステップＳ７と同様に、各第１の時系列データについて第２の時系列データを算出する（ステップＳ１６、カウントステップ）。続いて、記憶部に記憶されている４つの第２の閾値のそれぞれについて評価値を算出する（ステップＳ１７、判定ステップ）。より詳細には、上記ステップＳ９と同様に、各第２の時系列データについてカウント値が第２の閾値以下であるデータの個数を算出し、それらの個数の偏差平方和を評価値とする。
【0040】
続いて、ステップＳ１７で算出された各第２の閾値についての評価値が所定の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１８、判定ステップ）。例えば、各第２の閾値について評価値を判定値で除した値を算出し、当該値が５未満である第２の閾値が３個以上あった場合には条件を満たすと判定する。
【0041】
ステップＳ１８の判定の結果、各第２の閾値についての評価値が条件を満たすと判定した場合にはステップＳ１９に進み、溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間の大きさが許容範囲内であったと判定する（判定ステップ）。一方、各第２の閾値についての評価値が条件を満たさないと判定した場合にはステップＳ２０に進み、溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間の大きさが許容範囲外であったと判定する（判定ステップ）。ステップＳ１９，Ｓ２０の実行後、隙間評価ステップを終了する。
【0042】
続いて、図４〜７、図９〜図２０を参照しつつ、上述したレーザスポット溶接の評価方法によって溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間の可否を判定できることを説明する。図９〜２０には、金属板２，２間の隙間の大きさが０．１ｍｍ，０．２５ｍｍ，０．５ｍｍ，０．７５ｍｍのそれぞれである場合についての第１の時系列データ、レーザ光Ｌの反射強度のヒストグラム、及び第２の時系列データの例が示されている。
【0043】
また、図７には、金属板２，２同士が密着している場合の各第２の閾値についての偏差平方和に加えて、金属板２，２間の隙間の大きさが０．１ｍｍ，０．２５ｍｍ，０．５ｍｍ，０．７５ｍｍのそれぞれである場合の各第２の閾値についての偏差平方和が示されている。隙間が０．１ｍｍである場合、１０，２０，３０，４０の各第２の閾値についての偏差平方和は約９０，９０，１００，１８００である。隙間が０．２５ｍｍである場合、各第２の閾値についての偏差平方和は約３０００，２４００，２２００，４９００である。隙間が０．２５ｍｍである場合、各第２の閾値についての偏差平方和は約４５００，４８００，５３００，４８００である。隙間が０．７５ｍｍである場合、各第２の閾値についての偏差平方和は約２１０００，１９０００，１８０００，６０００である。
【0044】
本実施形態のような重ねレーザ溶接においては、健全な溶接部Ｗを形成する観点から、金属板２，２間の隙間は、例えば上側の金属板２の厚さの１０％程度以内であることが求められる。例えば、本実施形態のように上側の金属板２の厚さが１．５ｍｍ程度である場合、上述した４つの例のうち、隙間が０．１ｍｍである場合は許容範囲内となる一方、隙間が０．２５ｍｍ，０．５ｍｍ，０．７５ｍｍである場合は許容範囲外となる。
【0045】
図７に示されるように、いずれの第２の閾値についても、金属板２，２間の隙間が許容範囲内である場合と許容範囲外である場合との間で偏差平方和の値が大きく相違している。したがって、上述したように、隙間評価ステップにおいて算出した各第２の閾値についての評価値と、金属板２，２間の隙間の大きさが許容範囲内であるときの第１の時系列データに基づいて算出された各第２の閾値についての判定値とを比較することで、溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間の大きさの可否を判定できる。
【0046】
以上説明したように、このレーザスポット溶接の評価方法では、第１の時系列データに基づくレーザ光Ｌの反射強度のヒストグラムにおいて、レーザ光Ｌの反射強度が第１の閾値以下である領域にヒストグラムの裾部が含まれるように第１の閾値を設定する（ステップＳ１４）。そして、第１の時系列データの各時刻について、解析幅内のデータのうちレーザ光Ｌの反射強度が第１の閾値以上であるデータの個数をカウントすることにより、第２の時系列データを算出する（ステップＳ１６）。このようにヒストグラムにおける裾部に対応して設定された第１の閾値を用いて算出された第２の時系列データは、図６及び図１７〜２０に示されるように、溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間が許容範囲内である場合と許容範囲外である場合とで異なる挙動を示す。したがって、算出した第２の時系列データと、溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間が許容範囲内であるときの第２の時系列データとを用いることで、溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間の大きさの可否を判定でき、簡易に且つ精度良く溶接部Ｗを評価することが可能となる。
【0047】
また、判定ステップ（ステップＳ１７〜Ｓ２０）では、第２の時系列データにおけるカウント値の最大値に所定の係数を乗算した値を第２の閾値とし、第２の時系列データのうちカウント値が第２の閾値以下であるデータの個数に基づいて、溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間の大きさの可否を判定している。図６及び図１７〜２０に示されるように、第２の時系列データにおいては、溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間が許容範囲内である場合にはカウント値が最大値の近傍で安定する傾向があるのに対し、当該隙間が許容範囲外である場合にはカウント値が小さくなる方向にばらつく傾向がある。そのため、第２の時系列データのうちカウント値が第２の閾値以下であるデータの個数に基づいて溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間の大きさの可否を判定することで、より簡易に且つ精度良く溶接部Ｗを評価することが可能となる。
【0048】
なお、当該傾向の相違は、第２の時系列データの後半部分において特に顕著となる。これは、図４、図９〜図１２に示されるように、隙間が許容範囲外である場合には、隙間が許容範囲内である場合と比べて、第１の時系列データの後半部分においてレーザ光Ｌの反射強度が第１の閾値である０．６Ｖを下回り易い傾向があるためと考えられる。このため、図５，図１３〜図１６に示されるヒストグラムにおいても、隙間が許容範囲外である場合の方が、隙間が許容範囲内である場合と比べて、階級値が第１の閾値以下である領域に含まれるデータの個数が多くなっている。
【0049】
また、検出ステップ（ステップＳ１１）では、複数の溶接部Ｗのそれぞれについて第１の時系列データを取得し、カウントステップでは、複数の第１の時系列データのそれぞれについて第２の時系列データを算出している。これにより、複数の溶接部Ｗについてのデータに基づいて溶接部Ｗを評価できるので、一層精度良く溶接部Ｗを評価することが可能となる。
【0050】
また、判定ステップ（ステップＳ１７〜Ｓ２０）では、互いに値が異なる複数の第２の閾値を用いて溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間の大きさの可否を判定している。これにより、複数の第２の閾値についての判定結果に基づいて溶接部Ｗを評価できるので、一層精度良く溶接部Ｗを評価することが可能となる。
【0051】
また、閾値設定ステップ（ステップＳ１４）では、溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間が許容範囲内であるときの第１の時系列データを用いて第１の閾値を設定している。これにより、溶接部Ｗの評価の度に同一の第１の閾値を用いることができるので、一層簡易に且つ精度良く溶接部Ｗを評価することが可能となる。
【0052】
また、解析幅設定ステップ（ステップＳ１５）では、溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間が許容範囲内であるときの第１の時系列データを用いて解析幅を設定している。これにより、溶接部Ｗの評価の度に同一の解析幅を用いることができるので、一層簡易に且つ精度良く溶接部Ｗを評価することが可能となっている。
【0053】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、上記実施形態の判定ステップ（ステップＳ１７〜Ｓ２０）では、各第２の時系列データから算出した偏差平方和に基づいて溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間の大きさの可否を判定したが、例えば、偏差平方和を算出することなく第２の時系列データのうちカウント値が第２の閾値以下であるデータの個数自体を比較することによって当該判定を行ってもよいし、或いは、当該データの個数を算出することなく第２の時系列データ同士を直接比較することによって当該判定を行ってもよい。
【0054】
また、上記実施形態では、複数の溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間の大きさの可否を判定したが、１つの溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間の大きさの可否を判定してもよい。この場合、偏差平方和の算出に代えて、例えば、第２の時系列データのうちカウント値が第２の閾値以下であるデータの個数自体を比較することによって当該判定を行えばよい。
【0055】
また、上記実施形態の閾値設定ステップ（ステップＳ１４）では記憶部に記憶されている第１の閾値を用いたが、評価対象となるレーザスポット溶接により得られた第１の時系列データに基づいてステップＳ５と同様に第１の閾値を算出し、当該第１の閾値を用いてもよい。解析幅設定ステップ（ステップＳ１５）についても同様に、評価対象となるレーザスポット溶接により得られた第１の時系列データに基づいてステップＳ６と同様に解析幅を設定してもよい。
【0056】
また、上記実施形態の検出ステップ（ステップＳ１１）では、２つの光検出部１５を用いて第１の時系列データを検出していたが、１つの光検出部１５のみを用いてもよい。ただし、上記実施形態のように２つの光検出部１５を用いた場合、一方の光検出部１５が故障した場合であっても、溶接部Ｗにおける金属板２，２間の隙間の大きさの可否の評価を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【0057】
２…金属板、Ｌ…レーザ光、Ｗ…溶接部。