JP6796441B2 - Evaluation method of laser spot welding - Google Patents
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Description
本発明は、レーザスポット溶接の評価方法に関する。 The present invention relates to an evaluation method for laser spot welding.
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。 As a welding form of the metal plate, for example, there is laser spot welding in which a spot-shaped welded portion is formed at an overlapping portion of the metal plates by irradiation with laser light. In laser spot welding, it is extremely important to manage the gap between metal plates in the welded portion from the viewpoint of forming a sound welded portion. For example, Patent Document 1 describes welding caused by the size of a gap between metal plates by detecting light generated from a welded portion during welding and determining the quality of the welded portion based on the detected light detection signal. It describes how to detect anomalies.
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。 In laser spot welding as described above, an evaluation method capable of easily and accurately evaluating a welded portion is required in order to improve welding quality and efficiency of welding work.
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。 Therefore, an object of the present invention is to provide an evaluation method for laser spot welding that can easily and accurately evaluate a welded portion.
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。 The evaluation method of laser spot welding of the present invention is an evaluation method of laser spot welding that evaluates a spot-shaped welded portion formed on an overlapped portion of metal plates by irradiation with laser light, and the welded portion is irradiated at the time of welding. In the detection step of detecting the reflection intensity of the laser beam as the first time-series data, and in the histogram of the reflection intensity of the laser beam with the value obtained by multiplying the peak value in the first time-series data by a predetermined coefficient as the class value. , The threshold setting step of setting the first threshold so that the tail of the histogram is included in the region where the reflection intensity of the laser beam is equal to or less than the first threshold, and the rise time to the fall time in the first time series data. For each time in the analysis width setting step of setting the value obtained by multiplying the time width up to by a predetermined coefficient as the analysis width and the first time series data, the reflection intensity of the laser beam among the data within the analysis width is the first. When the count step for calculating the number of data equal to or more than the threshold value as the count value, the second time series data for the count value calculated in the count step, and the gap between the metal plates in the welded portion are within the permissible range. A determination step of determining whether or not the size of the gap between the metal plates in the welded portion is possible based on the second time series data of the above is included.
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。 In this evaluation method of laser spot welding, in the histogram of the reflection intensity of the laser light based on the first time series data, the tail of the histogram is included in the region where the reflection intensity of the laser light is equal to or less than the first threshold value. The first threshold is set in. Then, for each time of the first time series data, the second time series data is calculated by counting the number of data in the analysis width in which the reflection intensity of the laser light is equal to or higher than the first threshold value. To do. The second time-series data calculated using the first threshold value set corresponding to the hem of the histogram in this way shows the case where the gap between the metal plates in the weld is within the allowable range and the allowable range. It behaves differently than when it is outside. Therefore, by using the calculated second time-series data and the second time-series data when the gap between the metal plates in the weld is within the permissible range, the size of the gap between the metal plates in the weld is large. It is possible to determine whether or not this is possible, and it is possible to evaluate the welded portion easily and accurately.
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。 Further, in the determination step, the value obtained by multiplying the maximum value of the count value in the second time series data by a predetermined coefficient is set as the second threshold value, and the count value of the second time series data is equal to or less than the second threshold value. Based on the number of data, it may be determined whether or not the size of the gap between the metal plates in the welded portion is large. In the second time series data, when the gap between the metal plates in the weld is within the permissible range, the count value tends to stabilize near the maximum value, whereas the gap is out of the permissible range. In some cases, the count value tends to vary toward a smaller value. Therefore, it is easier and more accurate to determine whether or not the size of the gap between the metal plates in the welded portion is possible based on the number of data whose count value is equal to or less than the second threshold value in the second time series data. It is possible to evaluate the welded part well.
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。 Further, in the detection step, the first time series data may be detected for each of the plurality of welded portions, and in the count step, the second time series data may be calculated for each of the plurality of first time series data. .. In this case, since the welded portion W can be evaluated based on the data for the plurality of welded portions, it is possible to evaluate the welded portion with higher accuracy.
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。 Further, in the determination step, it may be determined whether or not the size of the gap between the metal plates in the welded portion is large or not by using a plurality of second threshold values having different values. In this case, since the welded portion can be evaluated based on the determination results for the plurality of second threshold values, the welded portion can be evaluated more accurately.
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。 Further, in the threshold value setting step, the first threshold value may be set by using the first time series data when the gap between the metal plates in the welded portion is within the allowable range. In this case, since the same first threshold value can be used each time the welded portion is evaluated, the welded portion can be evaluated more easily and accurately.
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。 Further, in the analysis width setting step, the analysis width may be set using the first time series data when the gap between the metal plates in the welded portion is within the allowable range. In this case, since the same analysis width can be used each time the welded portion is evaluated, the welded portion can be evaluated more easily and accurately.
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。 According to the present invention, it is possible to provide an evaluation method for laser spot welding that can easily and accurately evaluate a welded portion.
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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals will be used for the same or equivalent elements, and duplicate description will be omitted.
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。 The laser spot welding system 1 shown in FIG. 1 is a system for laminating and welding two metal plates 2 and 2. The metal plates 2 and 2 to be welded are, for example, an outer panel and a bone member used in a railway vehicle structure. Examples of the material constituting the metal plate 2 include stainless steel such as SUS301L. In this example, the thickness of the upper metal plate 2 (the irradiation side of the laser beam L described later) is about 0.8 mm, and the thickness of the lower metal plate 2 is about 1.5 mm.
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。 The laser spot welding system 1 is between a laser spot welding device 3 that forms a spot-shaped welded portion W on an overlapping portion P of the metal plates 2 and 2 by irradiation with a laser beam L and the metal plates 2 and 2 in the welded portion W. It is configured to include a gap evaluation device 4 for evaluating whether or not the size of the gap is possible. In the present embodiment, the laser spot welding device 3 sequentially forms a plurality of welded portions W so as to line up along the planned welding line R set on the overlapped portion P.
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。 The laser spot welding device 3 includes a laser irradiation unit 11 and a metal plate feed unit 12. The laser irradiation unit 11 irradiates the metal plates 2 and 2 with the laser beam L. The laser irradiation unit 11 has a laser head 13 arranged above the metal plates 2 and 2. The laser irradiation unit 11 emits the laser beam L from the tip of the laser head 13 toward the metal plates 2 and 2. The laser beam L emitted from the laser irradiation unit 11 is, for example, pulsed light having a wavelength of 800 to 1120 nm, an output of 3 to 5 kW, and a pulse width of 30 to 50 msec. In this embodiment, a laser beam L having a wavelength of 940 nm is used. One weld W is formed by irradiating one pulse of laser light L.
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。 The metal plate feed unit 12 moves the metal plates 2 and 2 to scan the irradiation position of the laser beam L on the metal plates 2 and 2 by the laser irradiation unit 11. The metal plate feed unit 12 has a movable stage 14 on which the metal plates 2 and 2 can be placed. The metal plate feed portion 12 moves the movable stage 14 in the direction of arrow A at a constant speed. As a result, the metal plates 2 and 2 placed on the movable stage 14 move along the planned welding line R relative to the irradiation position of the laser beam L by the laser irradiation unit 11. The operations of the laser irradiation unit 11 and the metal plate feed unit 12 are controlled by the control unit 16 described later.
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。 The gap evaluation device 4 includes a light detection unit 15 and a control unit 16. The light detection unit 15 detects the reflection intensity of the laser beam L applied to the welded portion W during welding, and outputs the detection result to the control unit 16. A pair of photodetectors 15 are provided on both the left and right sides of the laser head 13 (both sides in the direction orthogonal to the planned welding line R).
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。 As shown in FIG. 2, each photodetector 15 includes, for example, a photodetector 21, a bandpass filter 22, an extension barrel 23, a pinhole member 24, an attenuator 25, and a protective member 26. Have. The photodetector 21 is, for example, a photodiode, detects the intensity of the laser beam L incident on the light receiving unit, and outputs a voltage value corresponding to the detected intensity of the laser beam L to the control unit 16. The sampling period of the photodetector 21 is about 1/1000 to 1/100 of the pulse width of the laser beam L, which is 0.1 msec in this example.
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。 The bandpass filter 22, the extension barrel 23, the pinhole member 24, the attenuator 25, and the protective member 26 are provided in this order in the direction from the photodetector 21 toward the irradiation position Y of the laser beam L, and are arranged coaxially with each other. There is. The bandpass filter 22 transmits only light in a predetermined wavelength range including the wavelength of the laser beam L, and blocks light other than the wavelength range. The extension barrel 23 is a tubular member for adjusting the distance between the bandpass filter 22 and the pinhole member 24. Two extension barrels 23 are provided coaxially with each other. The pinhole member 24 has a pinhole having a predetermined diameter, and allows only light incident on the pinhole to pass through. The attenuator 25 is an attenuator that functions to maintain the intensity of the reflected light while attenuating the intensity of the scattered light of the transmitted laser light L. Two attenuators 25 are provided coaxially with each other. The protective member 26 is, for example, a glass plate, and protects each member from fume, spatter, etc. generated at the welding position.
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。 Each of the pair of photodetectors 15 is fixed to a holder (not shown) that holds the laser head 13. The posture and orientation of the pair of photodetectors 15 are adjusted so that the reflection intensities of the laser beams L detected by the pair of photodetectors 15 at the same time are equal to each other. In the present embodiment, the pair of photodetectors 15 are arranged so as to be line-symmetrical with respect to the optical axis X1 of the laser beam L. In FIG. 2, one of the photodetectors 15 is omitted. The optical axis X2 of each photodetector 15 passes through the irradiation position Y of the laser beam L. The angle formed by each optical axis X2 and the optical axis X1 of the laser beam L is, for example, about 40 degrees.
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。 The control unit 16 is composed of, for example, a computer including a CPU, a memory, a communication interface, a hard disk, and the like. The control unit 16 controls the operation of each unit of the laser spot welding system 1. Further, the control unit 16 receives the voltage value output from each photodetection unit 15 as the first time series data, and based on the received first time series data, between the metal plates 2 and 2 in the welded portion W. Evaluate the size of the gap. Details of this evaluation will be described later. Further, the control unit 16 can display the evaluation result on a display unit such as a display, or transmit the evaluation result to the outside via a communication interface, for example.
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。 Subsequently, an evaluation method of laser spot welding executed by the laser spot welding system 1 will be described. In this evaluation method of laser spot welding, the size of the gap between the metal plates 2 and 2 in the plurality of welds W is based on the first time series data for the plurality of welds W (10 in this example). It is determined integrally whether or not it is possible. The evaluation method of this laser spot welding includes a judgment value calculation step of calculating a judgment value based on laser spot welding when the size of the gap between the metal plates 2 and 2 is within an allowable range, and a laser to be evaluated. It is provided with a gap evaluation step for determining whether or not the size of the gap between the metal plates 2 and 2 is possible by using the data obtained by spot welding and the determination value. In the following, first, the determination value calculation step will be described with reference to the flowchart of FIG.
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。 In the determination value calculation step, first, the pair of photodetectors 15 detect the first time series data for each of the 10 welds W (step S1). Each first time-series data is, for example, data when there is no gap between the metal plates 2 and 2 and the metal plates 2 and 2 are in close contact with each other. In this example, the total value of the voltage values detected by each of the pair of photodetectors 15 is used as the first time series data. As shown in FIG. 4, these first time series data have substantially trapezoidal portions and similar waveforms to each other. In each first time-series data, the reflection intensity (voltage value) of the laser beam L sharply increases from zero at a certain time and reaches a peak, and then sharply increases until the voltage value becomes about half of the peak value. Has decreased to. Then, after gradually decreasing for a certain period of time, it rapidly decreases to almost zero.
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。 Subsequently, the average value of the peak values of the first time series data is calculated as the average peak value (step S2). The processing after step S2 is executed by the control unit 16. Subsequently, for each of the first time-series data, the data in which the reflection intensity of the laser beam L is 5% or less of the average peak value is cut (step S3). As a result, the portion of each waveform in which the reflection intensity of the laser beam L before the rise time and after the fall time is almost zero is cut, and a substantially trapezoidal shape corresponding to the one-pulse laser beam L irradiated at the time of welding. The part can be cut out. FIG. 4 shows an example of each first time series data after cutting. In this example, the average peak value is about 2.5V.
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。 Subsequently, for each first time-series data, a histogram of the reflection intensity of the laser beam L is created with the value obtained by multiplying the average peak value by a predetermined coefficient as the class value (step S4). This coefficient is, for example, about 5 to 10%. In this example, the class value is 0.2V. FIG. 5 shows a histogram created from each of the first time series data of FIG. As shown in FIG. 5, each histogram has a substantially mountain-shaped distribution that peaks at a predetermined class value.
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。 Subsequently, in the histogram created in step S4, the first threshold value is set so that the tail portion of the histogram is included in the region where the reflection intensity of the laser beam L is equal to or less than the first threshold value and the peak portion is not included. (Step S5). Here, the tail portion of the histogram is a portion corresponding to the tail portion in the mountain-shaped distribution, and means a portion having a gentle slope as compared with the peak portion. For example, in the example of FIG. 5, in any of the first time series data, the slope increases sharply at the position where the class value exceeds 0.6 V, and the region where the class value is 0.6 V or less is the histogram. It is the hem. Further, the first threshold value is preferably set so that, for example, 85 to 95% of all the data is included in the region where the reflection intensity of the laser beam L is equal to or higher than the first threshold value.
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。 In this example, the first threshold value is 0.6V. When setting the first threshold value from a plurality of histograms, for example, the first threshold value is taken into consideration in consideration of the shape of the distribution of the plurality of histograms so that the skirt of each histogram is included in the region equal to or less than the first threshold value. The threshold value may be set, or the first threshold value may be derived from each histogram as described above, and then the average value or the like thereof may be set as the first threshold value.
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。 Subsequently, a value obtained by multiplying the time width from the rise time to the fall time in the first time series data by a predetermined coefficient is set as the analysis width (step S6). In this example, the time width is calculated for 10 first time series data, and the value obtained by multiplying the average value of the time widths by the coefficient is used as the analysis width. This coefficient is, for example, about 10%. In this example, the analysis width is 5 msec.
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。 Subsequently, for each time in the first time-series data, the number of data in which the reflection intensity of the laser beam L is equal to or greater than the first threshold value among the data within the analysis width is calculated as a count value (step S7). More specifically, for example, for each time, it is counted how many data the reflection intensity of the laser beam L is equal to or higher than the first threshold value in the section from the time to the time after the analysis width. The second time series data for this count value is calculated for each first time series data.
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。 FIG. 6 shows the second time series data calculated from each of the first time series data of FIG. As shown in FIG. 6, in each second time series data, the count value reaches the maximum value of 50 immediately after the rise time, is maintained at the maximum value for a certain interval, and then suddenly increases. It has decreased to 0. In some of the second time series data out of the ten second time series data, the count values are slightly dispersed in the latter half in the direction of decreasing value.
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。 Subsequently, a value obtained by multiplying the maximum value of the count value (50 in the example of FIG. 6) in the second time series data by a predetermined coefficient is set as the second threshold value (step S8). In this example, as an example, the coefficients are set to four of 20%, 40%, 60%, and 80%, and the second threshold value is set to four of 10, 20, 30, and 40.
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）。 Subsequently, a determination value is calculated for each of the second threshold values based on the number of data whose count value is equal to or less than the second threshold value among the second time series data (step S9). More specifically, the number of data whose count value is equal to or less than the second threshold value is calculated for each second time-series data, and the sum of deviation squares of those numbers is used as the determination value. For example, in this example, when the second threshold value is 10, the number of data having a count value of 10 or less in the 1st to 10th second time series data is 16, 17, ..., 23, respectively. And the average of them is 20. In this case, the sum of deviation squares can be calculated as (20-16) 2 + (20-17) 2 + ... + (20-23) 2 = 113. Similarly, for each of the cases where the second threshold value is 20, 30, 40, the sum of squared deviations can be calculated as about 110, 170, 2630 (FIG. 7).
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）。 Subsequently, the control unit 16 stores the calculation result including the average peak value, the class value, the first threshold value, the analysis width, each second threshold value, and each determination value in the storage unit such as the above-mentioned memory or hard disk. The determination value calculation step is completed (step S10).
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。 Next, the gap evaluation step will be described with reference to the flowchart of FIG. In the gap evaluation step, first, as in step S1, the pair of photodetectors 15 detect the first time-series data for the 10 welds W (step S11). Each first time series data is data obtained by laser spot welding to be evaluated. Subsequently, in the same manner as in step S3, the data in which the reflection intensity of the laser beam L is 5% or less of the average peak value is cut for each first time series data (step S12). As the average peak value, the value calculated in step S2 described above and stored in the storage unit is used. The processing after step S12 is executed by the control unit 16.
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）。 Subsequently, in the same manner as in step S4, a histogram of the reflection intensity of the laser beam L is created for each first time series data (step S13). As the class value used for creating this histogram, the class value set in step S4 described above and stored in the storage unit is used. Subsequently, the first threshold value stored in the storage unit is set as the first threshold value used in the determination value calculation step (step S14, threshold value setting step). Subsequently, the analysis width stored in the storage unit is set as the analysis width used in the determination value calculation step (step S15, analysis width setting step).
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。 Subsequently, using the first threshold value and the analysis width set in steps S14 and S15, the second time series data is calculated for each first time series data in the same manner as in step S7 (step S16, count step). ). Subsequently, an evaluation value is calculated for each of the four second threshold values stored in the storage unit (step S17, determination step). More specifically, as in step S9, the number of data whose count value is equal to or less than the second threshold value is calculated for each second time series data, and the sum of deviation squares of those numbers is used as the evaluation value.
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。 Subsequently, it is determined whether or not the evaluation value for each second threshold value calculated in step S17 satisfies a predetermined condition (step S18, determination step). For example, a value obtained by dividing the evaluation value by a determination value is calculated for each second threshold value, and it is determined that the condition is satisfied when there are three or more second threshold values whose values are less than five.
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。 As a result of the determination in step S18, if it is determined that the evaluation values for each second threshold value satisfy the conditions, the process proceeds to step S19, and the size of the gap between the metal plates 2 and 2 in the welded portion W is within the permissible range. It is determined that the result was (determination step). On the other hand, if it is determined that the evaluation values for each of the second threshold values do not satisfy the conditions, the process proceeds to step S20, and it is determined that the size of the gap between the metal plates 2 and 2 in the welded portion W is out of the permissible range. (Judgment step). After executing steps S19 and S20, the gap evaluation step is completed.
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。 Subsequently, with reference to FIGS. 4 to 7 and 9 to 20, it will be described that it is possible to determine whether or not there is a gap between the metal plates 2 and 2 in the welded portion W by the above-mentioned evaluation method of laser spot welding. 9 to 20 show the first time-series data and the laser beam for the cases where the sizes of the gaps between the metal plates 2 and 2 are 0.1 mm, 0.25 mm, 0.5 mm, and 0.75 mm, respectively. A histogram of the reflection intensity of L and an example of the second time series data are shown.
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。 Further, in FIG. 7, in addition to the sum of deviation squares for each of the second threshold values when the metal plates 2 and 2 are in close contact with each other, the size of the gap between the metal plates 2 and 2 is 0.1 mm. The sum of squared deviations for each second threshold is shown for each of 0.25 mm, 0.5 mm, and 0.75 mm. When the gap is 0.1 mm, the sum of squared deviations for each of the second thresholds of 10, 20, 30, and 40 is about 90, 90, 100, 1800. When the gap is 0.25 mm, the sum of squared deviations for each second threshold is about 3000, 2400, 2200, 4900. When the gap is 0.25 mm, the sum of squared deviations for each second threshold is about 4500, 4800, 5300, 4800. When the gap is 0.75 mm, the sum of squared deviations for each second threshold is about 21,000, 19000, 18000, 6000.
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。 In the layered laser welding as in the present embodiment, the gap between the metal plates 2 and 2 should be within about 10% of the thickness of the upper metal plate 2, for example, from the viewpoint of forming a sound welded portion W. Is required. For example, when the thickness of the upper metal plate 2 is about 1.5 mm as in the present embodiment, when the gap is 0.1 mm among the above four examples, it is within the permissible range, while the gap is within the allowable range. When is 0.25 mm, 0.5 mm, and 0.75 mm, it is out of the permissible range.
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。 As shown in FIG. 7, for each of the second threshold values, the value of the sum of squared deviations is large between the case where the gap between the metal plates 2 and 2 is within the permissible range and the case where the gap is out of the permissible range. It is different. Therefore, as described above, the evaluation value for each second threshold value calculated in the gap evaluation step and the first time series data when the size of the gap between the metal plates 2 and 2 is within the allowable range By comparing with the determination value for each second threshold value calculated based on the above, it is possible to determine whether or not the size of the gap between the metal plates 2 and 2 in the welded portion W is large or not.
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。 As described above, in this laser spot welding evaluation method, in the histogram of the reflection intensity of the laser beam L based on the first time series data, the histogram is in the region where the reflection intensity of the laser beam L is equal to or less than the first threshold value. The first threshold value is set so as to include the hem of the laser (step S14). Then, for each time of the first time series data, the second time series data is obtained by counting the number of data in which the reflection intensity of the laser beam L is equal to or higher than the first threshold value among the data within the analysis width. Calculate (step S16). The second time-series data calculated using the first threshold value set corresponding to the hem in the histogram in this way is the metal in the welded portion W, as shown in FIGS. 6 and 17 to 20. The behavior differs depending on whether the gap between the plates 2 and 2 is within the permissible range and outside the permissible range. Therefore, by using the calculated second time-series data and the second time-series data when the gap between the metal plates 2 and 2 in the welded portion W is within the allowable range, the metal plate in the welded portion W is used. Whether or not the size of the gap between 2 and 2 can be determined can be determined, and the welded portion W can be evaluated easily and accurately.
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。 Further, in the determination step (steps S17 to S20), the value obtained by multiplying the maximum value of the count value in the second time series data by a predetermined coefficient is set as the second threshold value, and the count value in the second time series data is set. Based on the number of data that is equal to or less than the second threshold value, it is determined whether or not the size of the gap between the metal plates 2 and 2 in the welded portion W is large. As shown in FIGS. 6 and 17 to 20, in the second time series data, when the gap between the metal plates 2 and 2 in the welded portion W is within the allowable range, the count value is near the maximum value. On the other hand, when the gap is out of the permissible range, the count value tends to decrease. Therefore, it is possible to determine whether or not the size of the gap between the metal plates 2 and 2 in the welded portion W is possible based on the number of data whose count value is equal to or less than the second threshold value in the second time series data. It is possible to evaluate the welded portion W easily and accurately.
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。 The difference in the tendency becomes particularly remarkable in the latter half of the second time series data. This is because, as shown in FIGS. 4 and 9 to 12, when the gap is out of the permissible range, the latter half of the first time series data is compared with the case where the gap is within the permissible range. This is considered to be because the reflection intensity of the laser beam L tends to be lower than the first threshold value of 0.6 V. Therefore, even in the histograms shown in FIGS. 5 and 13 to 16, the class value is equal to or less than the first threshold value when the gap is out of the permissible range as compared with the case where the gap is within the permissible range. The number of data contained in the area is large.
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。 Further, in the detection step (step S11), the first time series data is acquired for each of the plurality of welded portions W, and in the count step, the second time series data is acquired for each of the plurality of first time series data. It is calculated. As a result, the welded portion W can be evaluated based on the data of the plurality of welded portions W, so that the welded portion W can be evaluated more accurately.
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。 Further, in the determination step (steps S17 to S20), it is determined whether or not the size of the gap between the metal plates 2 and 2 in the welded portion W is large or not by using a plurality of second threshold values having different values. As a result, the welded portion W can be evaluated based on the determination results for the plurality of second threshold values, so that the welded portion W can be evaluated more accurately.
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。 Further, in the threshold value setting step (step S14), the first threshold value is set by using the first time series data when the gap between the metal plates 2 and 2 in the welded portion W is within the allowable range. As a result, the same first threshold value can be used each time the welded portion W is evaluated, so that the welded portion W can be evaluated more easily and accurately.
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。 Further, in the analysis width setting step (step S15), the analysis width is set using the first time series data when the gap between the metal plates 2 and 2 in the welded portion W is within the allowable range. As a result, the same analysis width can be used each time the welded portion W is evaluated, so that the welded portion W can be evaluated more easily and accurately.
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。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the determination step (steps S17 to S20) of the above embodiment, the size of the gap between the metal plates 2 and 2 in the welded portion W is determined based on the sum of deviation squares calculated from each second time series data. Although the determination is made, for example, the determination may be made by comparing the number of data whose count value is equal to or less than the second threshold value among the second time series data without calculating the deviation sum of squares. Alternatively, the determination may be made by directly comparing the second time series data with each other without calculating the number of the data.
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。 Further, in the above embodiment, it is determined whether or not the size of the gap between the metal plates 2 and 2 in the plurality of welded portions W is possible, but whether or not the size of the gap between the metal plates 2 and 2 in one welded portion W is possible or not. May be determined. In this case, instead of calculating the deviation sum of squares, the determination may be made by, for example, comparing the number of data whose count value is equal to or less than the second threshold value among the second time series data.
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。 Further, in the threshold value setting step (step S14) of the above embodiment, the first threshold value stored in the storage unit is used, but based on the first time series data obtained by the laser spot welding to be evaluated. The first threshold value may be calculated in the same manner as in step S5, and the first threshold value may be used. Similarly, in the analysis width setting step (step S15), the analysis width may be set in the same manner as in step S6 based on the first time series data obtained by the laser spot welding to be evaluated.
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。 Further, in the detection step (step S11) of the above embodiment, the first time series data is detected by using the two photodetection units 15, but only one photodetection unit 15 may be used. However, when two photodetectors 15 are used as in the above embodiment, even if one of the photodetectors 15 fails, the size of the gap between the metal plates 2 and 2 in the welded portion W is large. It is possible to evaluate whether or not it is possible.
２…金属板、Ｌ…レーザ光、Ｗ…溶接部。 2 ... Metal plate, L ... Laser light, W ... Welded part.
Claims (5)
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。 It is an evaluation method of laser spot welding that evaluates spot-shaped welds formed in the overlapped portion of metal plates by irradiation with laser light.
A detection step of detecting the reflection intensity of the laser beam applied to the welded portion at the time of welding as first time series data, and
In the histogram of the reflection intensity of the laser light having the value obtained by multiplying the peak value in the first time series data by a predetermined coefficient as the class value, the region where the reflection intensity of the laser light is equal to or less than the first threshold value is described. A threshold setting step of setting the first threshold so as to include the tail of the histogram, and
An analysis width setting step of setting a value obtained by multiplying the time width from the rise time to the fall time in the first time series data by a predetermined coefficient as the analysis width, and
For each time in the first time series data, a count step of calculating the number of data within the analysis width in which the reflection intensity of the laser light is equal to or greater than the first threshold value as a count value, and
The welding is based on the second time-series data for the count value calculated in the count step and the second time-series data when the gap between the metal plates in the welded portion is within an allowable range. a judgment step of judging whether the size of the gap of the metal plates in the section, only including,
In the threshold value setting step, a method for evaluating laser spot welding, in which the first threshold value is set using the first time-series data when the gap between the metal plates in the welded portion is within an allowable range .
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。 In the detection step, the first time series data is detected for each of the plurality of welds.
The method for evaluating laser spot welding according to claim 2, wherein in the count step, the second time series data is calculated for each of the plurality of first time series data.
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