特許 7353221 レーザ溶接モニタリング装置及びレーザ溶接モニタリング方法

(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】

(24)【登録日】2023-09-21

(45)【発行日】2023-09-29

(54)【発明の名称】レーザ溶接モニタリング装置及びレーザ溶接モニタリング方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20230922BHJP

   B23K 26/03 20060101ALI20230922BHJP

   B23K 26/082 20140101ALI20230922BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20230922BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 P

B23K26/00 Q

B23K26/03

B23K26/082

B23K26/21 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020039761

(22)【出願日】2020-03-09

(65)【公開番号】P2021137867

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2022-09-15

(73)【特許権者】

【識別番号】390014672

【氏名又は名称】株式会社アマダ

(73)【特許権者】

【識別番号】000161367

【氏名又は名称】株式会社アマダウエルドテック

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】梁瀬 淳

(72)【発明者】

【氏名】西崎 雄祐

【審査官】山内 隆平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－３２６１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１５３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０９８４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８８４０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００－２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ溶接機に備えられている加工ヘッドが射出するレーザビームを被溶接材料に照射しているときに、前記レーザビームの照射位置で発生する、前記レーザビームの反射光と、前記反射光とは波長が異なる光である熱放射によるモニタリング光とを含む放射光を受光する受光ユニットと、
前記放射光に含まれている前記反射光と前記モニタリング光とを分光し、分光した前記モニタリング光を第１の電気信号に変換する分光ユニットと、
前記反射光を第２の電気信号に変換し、前記第２の電気信号のレベルが所定の閾値以上であるか否かを判定して、前記第２の電気信号のレベルが前記閾値以上となると前記レーザ溶接機が前記被溶接材料への溶接を開始したタイミングを示すトリガ信号を出力するトリガユニットと、
前記トリガ信号が入力されると、前記第１の電気信号に基づいて、前記被溶接材料のレーザ溶接が正常に行われているか否かの判定を開始するレーザ溶接モニタと、
を備えるレーザ溶接モニタリング装置。

【請求項2】

レーザ溶接機に備えられている加工ヘッドが射出するレーザビームを被溶接材料に照射しているときに、前記レーザビームの照射位置で発生する、前記レーザビームの反射光と、前記反射光とは波長が異なる光である熱放射によるモニタリング光とを含む放射光を受光する受光ユニットと、
前記放射光に含まれている前記反射光と前記モニタリング光とを分光し、分光した前記モニタリング光を第１の電気信号に変換する分光ユニットと、
前記反射光を第２の電気信号に変換し、前記第２の電気信号のレベルが所定の閾値以上であるときトリガ信号を出力するトリガユニットと、
前記トリガ信号が入力されると、前記第１の電気信号を所定時間積分した積分値が予め設定した上限値と下限値との間にあるか否かに基づく、前記被溶接材料のレーザ溶接が正常に行われているか否かの監視を開始するレーザ溶接モニタと、
を備えるレーザ溶接モニタリング装置。

【請求項3】

前記レーザビームの波長は９００ｎｍ～１１００ｎｍであり、前記モニタリング光の波長は１３００ｎｍ～２５００ｎｍの近赤外光である請求項１または２に記載のレーザ溶接モニタリング装置。

【請求項4】

前記加工ヘッドは、前記加工ヘッドが射出する前記レーザビームを変位、振動、または回転させるガルバノスキャナと、前記レーザビームを前記被溶接材料に集束させて照射するｆθレンズとを備え、
前記ｆθレンズの周囲に配置された複数の受光ユニットを備える
請求項１～３のいずれか１項に記載のレーザ溶接モニタリング装置。

【請求項5】

レーザ溶接機に備えられている加工ヘッドが射出するレーザビームを被溶接材料に照射しているときに、前記レーザビームの照射位置で発生する、前記レーザビームの反射光と、前記反射光とは波長が異なる光である熱放射によるモニタリング光とを含む放射光を受光ユニットで受光し、
前記放射光に含まれている前記反射光と前記モニタリング光とを分光し、
分光した前記モニタリング光を第１の電気信号に変換し、
前記反射光を第２の電気信号に変換し、
前記第２の電気信号のレベルが所定の閾値以上であるか否かを判定して、前記第２の電気信号のレベルが前記閾値以上となると前記レーザ溶接機が前記被溶接材料への溶接を開始したタイミングを示すトリガ信号を生成し、
前記トリガ信号の入力をトリガとして、前記第１の電気信号に基づいて、前記被溶接材料のレーザ溶接が正常に行われているか否かの判定を開始する
レーザ溶接モニタリング方法。

【請求項6】

レーザ溶接機に備えられている加工ヘッドが射出するレーザビームを被溶接材料に照射しているときに、前記レーザビームの照射位置で発生する、前記レーザビームの反射光と、前記反射光とは波長が異なる光である熱放射によるモニタリング光とを含む放射光を受光ユニットで受光し、
前記放射光に含まれている前記反射光と前記モニタリング光とを分光し、
分光した前記モニタリング光を第１の電気信号に変換し、
前記反射光を第２の電気信号に変換し、
前記第２の電気信号のレベルが所定の閾値以上であるときトリガ信号を生成し、
前記トリガ信号の入力をトリガとして、前記第１の電気信号を所定時間積分した積分値が予め設定した上限値と下限値との間にあるか否かに基づく、前記被溶接材料のレーザ溶接が正常に行われているか否かの監視を開始する
レーザ溶接モニタリング方法。

【請求項7】

前記レーザビームの波長は９００ｎｍ～１１００ｎｍであり、前記モニタリング光の波長は１３００ｎｍ～２５００ｎｍの近赤外光である請求項５または６に記載のレーザ溶接モニタリング方法。

【請求項8】

前記加工ヘッドは、前記加工ヘッドが射出する前記レーザビームを変位、振動、または回転させるガルバノスキャナと、前記レーザビームを前記被溶接材料に集束させて照射するｆθレンズとを備え、
前記放射光を、前記ｆθレンズの周囲に配置された複数の受光ユニットで受光する
請求項５～７のいずれか１項に記載のレーザ溶接モニタリング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ溶接が正常に行われているか否かを監視するレーザ溶接モニタリング装置及びレーザ溶接モニタリング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１または２に記載されているように、レーザ溶接機が被溶接材料を溶接するときに、レーザ溶接モニタリング装置は、レーザ溶接が正常に行われているか否かを監視する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－１１０７９６号公報

【文献】特開２０１７－２４０４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

レーザ溶接モニタリング装置は、レーザ溶接機が被溶接材料の溶接を開始したタイミングでモニタリングを開始することが望ましい。例えば、レーザ溶接モニタリング装置は、レーザ発振器がレーザビームの射出を開始したタイミングに合わせて、モニタリングを開始すればよい。ところが、レーザ発振器はレーザビームの射出を開始するタイミングでレーザビームの射出の開始を示す信号を出力しないものがある。そこで、レーザ溶接機が被溶接材料の溶接を開始したタイミングを的確に検出し、レーザ溶接モニタリング装置がモニタリングを開始する構成が求められる。

【0005】

本発明は、レーザ溶接機が被溶接材料の溶接を開始したタイミングを的確に検出し、レーザ溶接のモニタリングを開始することができるレーザ溶接モニタリング装置及びレーザ溶接モニタリング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】

本発明は、レーザ溶接機に備えられている加工ヘッドが射出するレーザビームを被溶接材料に照射しているときに、前記レーザビームの照射位置で発生する、前記レーザビームの反射光と、前記反射光とは波長が異なる光である熱放射によるモニタリング光とを含む放射光を受光する受光ユニットと、前記放射光に含まれている前記反射光と前記モニタリング光とを分光し、分光した前記モニタリング光を第１の電気信号に変換する分光ユニットと、前記反射光を第２の電気信号に変換し、前記第２の電気信号のレベルが所定の閾値以上であるか否かを判定して、前記第２の電気信号のレベルが前記閾値以上となると前記レーザ溶接機が前記被溶接材料への溶接を開始したタイミングを示すトリガ信号を出力するトリガユニットと、前記トリガ信号が入力されると、前記第１の電気信号に基づいて、前記被溶接材料のレーザ溶接が正常に行われているか否かの判定を開始するレーザ溶接モニタとを備えるレーザ溶接モニタリング装置を提供する。
本発明は、レーザ溶接機に備えられている加工ヘッドが射出するレーザビームを被溶接材料に照射しているときに、前記レーザビームの照射位置で発生する、前記レーザビームの反射光と、前記反射光とは波長が異なる光である熱放射によるモニタリング光とを含む放射光を受光する受光ユニットと、前記放射光に含まれている前記反射光と前記モニタリング光とを分光し、分光した前記モニタリング光を第１の電気信号に変換する分光ユニットと、前記反射光を第２の電気信号に変換し、前記第２の電気信号のレベルが所定の閾値以上であるときトリガ信号を出力するトリガユニットと、前記トリガ信号が入力されると、前記第１の電気信号を所定時間積分した積分値が予め設定した上限値と下限値との間にあるか否かに基づく、前記被溶接材料のレーザ溶接が正常に行われているか否かの監視を開始するレーザ溶接モニタとを備えるレーザ溶接モニタリング装置を提供する。

【0007】

本発明は、レーザ溶接機に備えられている加工ヘッドが射出するレーザビームを被溶接材料に照射しているときに、前記レーザビームの照射位置で発生する、前記レーザビームの反射光と、前記反射光とは波長が異なる光である熱放射によるモニタリング光とを含む放射光を受光ユニットで受光し、前記放射光に含まれている前記反射光と前記モニタリング光とを分光し、分光した前記モニタリング光を第１の電気信号に変換し、前記反射光を第２の電気信号に変換し、前記第２の電気信号のレベルが所定の閾値以上であるか否かを判定して、前記第２の電気信号のレベルが前記閾値以上となると前記レーザ溶接機が前記被溶接材料への溶接を開始したタイミングを示すトリガ信号を生成し、前記トリガ信号の入力をトリガとして、前記第１の電気信号に基づいて、前記被溶接材料のレーザ溶接が正常に行われているか否かの判定を開始するレーザ溶接モニタリング方法を提供する。
本発明は、レーザ溶接機に備えられている加工ヘッドが射出するレーザビームを被溶接材料に照射しているときに、前記レーザビームの照射位置で発生する、前記レーザビームの反射光と、前記反射光とは波長が異なる光である熱放射によるモニタリング光とを含む放射光を受光ユニットで受光し、前記放射光に含まれている前記反射光と前記モニタリング光とを分光し、分光した前記モニタリング光を第１の電気信号に変換し、前記反射光を第２の電気信号に変換し、前記第２の電気信号のレベルが所定の閾値以上であるときトリガ信号を生成し、前記トリガ信号の入力をトリガとして、前記第１の電気信号を所定時間積分した積分値が予め設定した上限値と下限値との間にあるか否かに基づく、前記被溶接材料のレーザ溶接が正常に行われているか否かの監視を開始するレーザ溶接モニタリング方法を提供する。

【発明の効果】

【0008】

本発明のレーザ溶接モニタリング装置及びレーザ溶接モニタリング方法によれば、レーザ溶接機が被溶接材料の溶接を開始したタイミングを的確に検出し、レーザ溶接のモニタリングを開始することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態のレーザ溶接モニタリング装置を示す斜視図である。

【図2】レーザ溶接機に備えられている加工ヘッドの構成例を示す斜視図である。

【図3】一実施形態のレーザ溶接モニタリング装置が備える分光ユニットの構成例を示す図である。

【図4】一実施形態のレーザ溶接モニタリング装置が備えるトリガユニットの構成例を示すブロック図である。

【図5】レーザ溶接機がレーザビームの照射を開始して終了するときの、レーザビームの照射位置で発生する、レーザビームの反射光と近赤外光の放射光強度の変化を示す特性図である。

【図6】一実施形態のレーザ溶接モニタリング方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、一実施形態のレーザ溶接モニタリング装置及びレーザ溶接モニタリング方法について、添付図面を参照して説明する。図１において、レーザ溶接機５０は、ＮＣ装置１０、レーザ発振器１１、加工ヘッド２０を備える。レーザ発振器１１は、一例として、波長１０６０ｎｍ～１０８０ｎｍのレーザビームを射出するファイバレーザ発振器である。レーザ発振器１１が射出したレーザビームはプロセスファイバ１２によって加工ヘッド２０に伝送される。

【0011】

図２に示すように、加工ヘッド２０は、ガルバノスキャナ２１とｆθレンズ２２とを備える。ガルバノスキャナ２１は、ガルバノミラー２１１及び２１３と、ガルバノミラー２１１及び２１３それぞれを所定の角度となるように回転させる駆動部２１２及び２１４を備える。プロセスファイバ１２より射出してガルバノミラー２１１に入射したレーザビームは、ガルバノミラー２１１で反射してガルバノミラー２１３に入射し、ガルバノミラー２１３で反射してｆθレンズ２２に入射する。ｆθレンズ２２は入射したレーザビームを集束して被溶接材料上に照射する。

【0012】

ガルバノミラー２１１及び２１３の各角度を変更することにより、被溶接材料に照射されるレーザビームを変位させることができる。ガルバノミラー２１１及び２１３を連続的に動かすことによって、レーザビームを振動させたり、回転させたりすることができる。ｆθレンズ２２は、ガルバノスキャナ２１を動作させても、被溶接材料の１つの平面上にレーザビームを集束させることができる。

【0013】

図１に戻り、ＮＣ装置１０は、レーザ発振器１１及びガルバノスキャナ２１の駆動部２１２及び２１４を制御する。ＮＣ装置１０は、加工ヘッド２０の移動も制御する。加工ヘッド２０より射出されたレーザビームは、被溶接材料の一例である板金Ｗ１及びＷ２の突き合わせ面１２０に照射されて、板金Ｗ１と板金Ｗ２とが溶接される。

【0014】

加工ヘッド２０がガルバノスキャナ２１を備えることは必須ではないが、ガルバノスキャナ２１を備えることが好ましい。加工ヘッド２０がガルバノスキャナ２１を備えない場合、レーザビームが板金Ｗ１及び板金Ｗ２に向かうように反射させるベンドミラーと、ｆθレンズ２２に代えて通常の集束レンズを備えればよい。

【0015】

図１において、レーザ溶接モニタリング装置１００は、受光ユニット３０ａ～３０ｃと、加工ヘッド２０を挟んで受光ユニット３０ｂと対向する位置にある図示されていない受光ユニットとの４つの受光ユニットを備える。任意の位置の受光ユニットを受光ユニット３０と称することとする。加工ヘッド２０がガルバノスキャナ２１を備える構成においては、受光ユニット３０を２つ以上とするのがよく、複数の受光ユニット３０をｆθレンズ２２の周囲に等間隔で配置するのがよい。加工ヘッド２０がガルバノスキャナ２１を備えない場合、受光ユニット３０は１つであってもよい。加工ヘッド２０がガルバノスキャナ２１を備えない構成であっても、受光ユニット３０を２つ以上としてもよい。

【0016】

また、レーザ溶接モニタリング装置１００は、分光ユニット４０、トリガユニット６０、レーザ溶接モニタ８０を備える。

【0017】

板金Ｗ１及びＷ２の突き合わせ面１２０にレーザビームが照射されると、レーザビームの照射位置からレーザビームの反射光と熱放射による近赤外光とを含む放射光が発生する。４つの受光ユニット３０は放射光を受光し、４つの受光ユニット３０が受光した放射光はバンドルファイバ３１によって分光ユニット４０へと入射される。図１において、突き合わせ面１２０から受光ユニット３０に向かう実線の矢印線はレーザビームの反射光を示し、一点鎖線の矢印線は近赤外光を示す。近赤外光の波長は、１３００ｎｍ～２５００ｎｍである。近赤外光は、レーザビームの反射光とは波長が異なる光である熱放射によるモニタリング光の好適な一例である。

【0018】

受光ユニット３０は、放射光の入射面に保護ガラスを有し、光ファイバのコアの端面に放射光が入射されるように構成されている。受光ユニット３０はレーザビームの反射光と熱放射による近赤外光とを含む放射光を受光する構成であればよく、構成は限定されない。

【0019】

図３に示すように、分光ユニット４０は、波長１３００ｎｍ以上の光を透過させ、波長１３００ｎｍ未満の光を反射させるダイクロイックミラー４１と、フォトセンサ４２とを備える。実線の矢印線で示すレーザビームの反射光はダイクロイックミラー４１で反射し、一点鎖線の矢印線で示す近赤外光はダイクロイックミラー４１を透過してフォトセンサ４２に入射する。フォトセンサ４２は、入射した近赤外光を電気信号（近赤外モニタ信号）に変換して出力する。近赤外モニタ信号は第１の電気信号の一例である。第１の電気信号はデジタル信号であるのがよい。

【0020】

図１において、分光ユニット４０より射出されたレーザビームの反射光は、反射光伝送ファイバ５１で伝送されて、トリガユニット６０に入射される。分光ユニット４０より出力された近赤外モニタ信号はモニタ信号伝送ケーブル５２で伝送されて、レーザ溶接モニタ８０に入力される。

【0021】

図４に示すように、トリガユニット６０は、フォトセンサ６１、レベル判定部６２、トリガ信号発生部６３を備える。フォトセンサ６１は、入射したレーザビームの反射光を電気信号（第２の電気信号）に変換する。レベル判定部６２は、入力された電気信号のレベルが所定の閾値以上であるか否かを判定する。トリガ信号発生部６３は、レベル判定部６２に入力された電気信号が所定の閾値以上であるとき、トリガ信号を生成して出力する。レベル判定部６２及びトリガ信号発生部６３は回路で構成することができる。レベル判定部６２及びトリガ信号発生部６３をプロセッサで構成してもよい。第２の電気信号はアナログ信号であってもデジタル信号であってもよい。トリガ信号はデジタル信号であるのがよい。

【0022】

図１において、トリガ信号はトリガ信号伝送ケーブル７１で伝送されて、レーザ溶接モニタ８０に入力される。レーザ溶接モニタ８０は、トリガ信号が入力されるとトリガ信号の入力をトリガとして、近赤外モニタ信号に基づいて、レーザ溶接が正常に行われているか否かの監視を開始する。一例として、レーザ溶接モニタ８０は、入力された近赤外モニタ信号を所定時間積分して、積分値が予め設定した上限値と下限値との間にあればレーザ溶接は正常に行われていると判定する。レーザ溶接モニタ８０は、積分値が上限値と下限値との間になければレーザ溶接が正常に行われておらず、異常が発生していると判定する。レーザ溶接モニタ８０が、レーザ溶接が正常に行われているか否かをどのように判定するかは限定されない。

【0023】

レーザ溶接モニタ８０は、筐体前面に発光ダイオードＬ１～Ｌ４を備えている。レーザ溶接モニタ８０は、レーザ溶接は正常に行われていると判定したとき、例えば緑色の発光ダイオードＬ４を点灯させ、レーザ溶接に異常が発生していると判定したとき、例えば赤色の発光ダイオードＬ３を点灯させる。例えば緑色の発光ダイオードＬ１は、レーザ溶接モニタ８０の電源が投入されているときに点灯する。例えば緑色の発光ダイオードＬ２は、トリガ信号が入力されたときに点灯する。

【0024】

図５に示す特性図を用いて、レーザ溶接モニタ８０がレーザ溶接のモニタリングを開始するタイミングを説明する。図５において、加工ヘッド２０が、時刻ｔ０で板金Ｗ１及びＷ２の突き合わせ面１２０に対するレーザビームの照射を開始し、時刻ｔ１でレーザビームの照射を終了したとする。一点鎖線で示す近赤外光の放射光強度は、レーザビームの照射を開始した後、徐々に増大する。一方、実線で示すレーザビームの反射光の放射光強度は、レーザビームの照射を開始した直後に急激に増大して急激に低下し、その後ほぼ一定値となる。

【0025】

トリガユニット６０のレベル判定部６２に設定されている閾値が、図５に示す閾値ＴＨ１の放射光強度に対応する電気信号のレベルであるとすると、トリガユニット６０は、時刻ｔ０の直後にトリガ信号を出力する。よって、レーザ溶接モニタリング装置１００は、レーザ溶接機５０が板金Ｗ１及びＷ２の溶接を開始したタイミングを的確に検出し、溶接を開始したタイミングからほとんど時間遅れがなく、レーザ溶接のモニタリングを開始することができる。

【0026】

図５において、仮にトリガユニット６０が、近赤外光の放射光強度が所定の強度まで増大したタイミングでトリガ信号を出力するように構成すると、近赤外光の放射光強度は徐々にしか増大しないため、同じレーザ溶接の条件で繰り返し加工した場合、閾値ＴＨ１を超えるタイミングがばらつく。よって、時刻ｔ０の直後にトリガ信号を出力することはできず、トリガ信号を出力するタイミングに時間遅れが発生したり、ばらつきが発生したりする。それと比較して、反射光は加工開始直後に急激に増大するため、繰り返し加工を行っても閾値ＴＨ１を超えるタイミングのばらつきを抑えることができ、レーザ溶接のモニタリングを高い繰り返し精度で開始することができる。

【0027】

図６に示すフローチャートを用いて、レーザ溶接モニタリング装置１００で実行されるレーザ溶接モニタリング方法を説明する。図６はレーザ溶接機５０で実行される処理も含む。図６において、ＮＣ装置１０は、ステップＳ１にて、溶接開始の指示がなされたか否かを判定する。溶接開始の指示がなされなければ（NO）、ＮＣ装置１０はステップＳ１の処理を繰り返す。溶接開始の指示がなされると（YES）、ＮＣ装置１０は、ステップＳ２にて、レーザ発振器１１におけるレーザ発振を開始させて、レーザ溶接を開始する。

【0028】

ステップＳ３にて、４つの受光ユニット３０はレーザビームの照射位置からの放射光を受光し、バンドルファイバ３１が受光した放射光を分光ユニット４０へと伝送する。分光ユニット４０は、ステップＳ４にて、放射光に含まれているレーザビームの反射光と近赤外光とを分光する。分光ユニット４０のフォトセンサ４２は、ステップＳ５にて、近赤外光を電気信号に変換して、レーザ溶接モニタ８０に供給する。

【0029】

ステップＳ５と並行して、トリガユニット６０は、ステップＳ６にて、反射光伝送ファイバ５１で伝送された反射光を電気信号に変換し、電気信号のレベルが閾値を超えたら、トリガ信号を出力する。

【0030】

レーザ溶接モニタ８０は、ステップＳ７にて、トリガユニット６０からトリガ信号を受信したか否かを判定する。トリガ信号を受信しなければ（NO）、レーザ溶接モニタ８０はステップＳ７の処理を繰り返す。トリガ信号を受信すれば（YES）、レーザ溶接モニタ８０は、ステップＳ８にて、レーザ溶接のモニタリングを開始する。

【0031】

レーザ溶接モニタ８０は、ステップＳ９にて、予め設定した測定時間が経過したか否かを判定する。測定時間が経過しなければ（NO）、レーザ溶接モニタ８０はステップＳ９の処理を繰り返す。ステップＳ９の処理を繰り返している期間、レーザ溶接のモニタリングが継続されている。測定時間が経過していれば（YES）、レーザ溶接モニタ８０はレーザ溶接のモニタリングを終了させる。

【0032】

レーザ溶接モニタ８０がレーザ溶接のモニタリングを終了したとしても、レーザ溶接機５０による溶接は終了していないことがある。レーザ溶接モニタ８０がレーザ溶接のモニタリングを終了するまでに、レーザ溶接機５０による溶接が終了することがあってもよい。なお、仮に、測定時間内にレーザ溶接モニタ８０に再びトリガ信号が入力されたとしても、測定時間内のトリガ信号は無視される。

【0033】

レーザ溶接モニタ８０がレーザ溶接のモニタリングを終了するタイミングは、測定時間が経過した時点に限定されない。レーザ溶接モニタ８０は、レーザ溶接機５０による溶接は終了した時点でレーザ溶接のモニタリングを終了してもよい。

【0034】

以上のようにして本実施形態のレーザ溶接モニタリング装置及びレーザ溶接モニタリング方法によれば、レーザ溶接機５０が被溶接材料の溶接を開始したタイミングを的確に検出し、レーザ溶接のモニタリングを開始することができる。

【0035】

本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。本実施形態においては、レーザ溶接モニタ８０は、近赤外光を電気信号に変換した近赤外モニタ信号を用いてレーザ溶接が正常に行われているか否かを判定しているが、プラズマ光または可視光を電気信号に変換してもよい。レーザ発振器１１が射出するレーザビームの波長とは異なる波長の光を電気信号に変換すればよい。

【0036】

レーザ発振器１１として、ファイバレーザ発振器の代わりにダイレクトダイオードレーザ発振器（ＤＤＬ発振器）を用いてもよい。ＤＤＬ発振器は、波長９１０ｎｍ～９５０ｎｍのレーザビームを射出する。レーザ発振器１１より射出されるレーザビームの波長は、波長９００ｎｍ～１１００ｎｍの１μｍ帯とするのがよい。

【0037】

図１に示すレーザ溶接モニタリング装置１００は、分光ユニット４０、トリガユニット６０、レーザ溶接モニタ８０の各筐体を分けているが、レーザ溶接モニタ８０の筐体内にトリガユニット６０を設けてもよい。分光ユニット４０とトリガユニット６０とを１つの筐体内に設けてもよい。レーザ溶接モニタ８０の筐体内に分光ユニット４０とトリガユニット６０とを設けてもよい。分光ユニット４０またはトリガユニット６０を設ける位置は限定されない。

【0038】

以上説明したトリガ信号の入力によってレーザ溶接モニタ８０がレーザ溶接のモニタリングを開始する手法を、アーク溶接またはレーザ切断のモニタリングを開始する際に応用してもよい。特に、板金のレーザ切断においては、本実施形態の手法をほぼそのまま用いることができ、レーザ溶接またはレーザ切断を対象とするレーザ加工モニタリング装置及びレーザ加工モニタリング方法とすることができる。

【符号の説明】

【0039】

１０ ＮＣ装置
１１ レーザ発振器
１２ プロセスファイバ
２０ 加工ヘッド
２１ ガルバノスキャナ
２２ ｆθレンズ
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 受光ユニット
３１ バンドルファイバ
４０ 分光ユニット
４１ ダイクロイックミラー
４２，６１ フォトセンサ
５０ レーザ溶接機
５１ 反射光伝送ファイバ
５２ モニタ信号伝送ケーブル
６０ トリガユニット
６２ レベル判定部
６３ トリガ信号発生部
７１ トリガ信号伝送ケーブル
８０ レーザ溶接モニタ
１００ レーザ溶接モニタリング装置
１２０ 突き合わせ面
Ｗ１，Ｗ２ 板金（被溶接材料）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】