JP7713645B2

JP7713645B2 - Laser welding device and method for correcting deviation in laser beam irradiation position

Info

Publication number: JP7713645B2
Application number: JP2022023658A
Authority: JP
Inventors: 静波王; 俊輔川合; 憲三柴田; 敦樹山本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2022-02-18
Filing date: 2022-02-18
Publication date: 2025-07-28
Anticipated expiration: 2042-02-18
Also published as: JP2023120682A

Description

本開示は、レーザ溶接装置及びレーザ光の照射位置ずれの補正方法に関する。 This disclosure relates to a laser welding device and a method for correcting deviations in the irradiation position of laser light.

レーザ光を照射してワークを溶接するレーザ溶接は、レーザ光のパワー密度が高いため高品質の溶接を行うことができる。このため、近年、レーザ溶接が広く利用されている。 Laser welding, which uses laser light to weld workpieces, can produce high-quality welds due to the high power density of the laser light. For this reason, laser welding has come into widespread use in recent years.

また、レーザ溶接において、ワークを高速で溶接するために、レーザ光の照射位置を光学的に走査するスキャン方式が用いられる。多くの場合、ガルバノミラーを用いてレーザ光を二次元的に走査する（例えば、特許文献１参照）。 In addition, in laser welding, a scanning method is used to optically scan the irradiation position of the laser beam in order to weld the workpiece at high speed. In many cases, the laser beam is scanned two-dimensionally using a galvanometer mirror (see, for example, Patent Document 1).

しかし、ガルバノミラーを用いたレーザ溶接装置では、レーザ光の一部が、ガルバノミラーに吸収されてしまうため、レーザ溶接中にガルバノミラーの温度が上昇する。この影響により、レーザ光の照射位置が設定した位置からずれてしまうことがある。また、これ以外にも、ガルバノミラーを駆動する駆動回路の発熱やレーザ溶接中の溶接装置の内部雰囲気の温度上昇等により、ガルバノミラーの温度が上昇し、レーザ光の照射位置ずれが発生する場合がある。このように、種々の要因により、ガルバノミラーの温度が上昇して、温度ドリフトと呼ばれる、レーザ光の照射位置ずれが発生する。 However, in laser welding equipment using a galvanometer mirror, part of the laser light is absorbed by the galvanometer mirror, causing the temperature of the galvanometer mirror to rise during laser welding. This can cause the irradiation position of the laser light to shift from the set position. In addition, the temperature of the galvanometer mirror can rise due to heat generation from the drive circuit that drives the galvanometer mirror or a rise in the temperature of the internal atmosphere of the welding equipment during laser welding, causing the laser light to shift from its intended position. In this way, various factors can cause the temperature of the galvanometer mirror to rise, resulting in a shift in the irradiation position of the laser light, known as temperature drift.

温度ドリフトに起因したレーザ光の照射位置ずれを低減するため、例えば、特許文献２には、ＣＣＤカメラとガルバノミラーのマウント部等に取り付けられた温度センサとを備えたレーザ加工装置が開示されている。ＣＣＤカメラは、レーザ光による実際の加工位置を検出し、設定位置との間のずれ量を、温度センサで計測した温度と、予め求められた補正係数テーブルとを用いて補正する。 To reduce deviations in the irradiation position of the laser light caused by temperature drift, for example, Patent Document 2 discloses a laser processing device equipped with a CCD camera and a temperature sensor attached to the mount of a galvanometer mirror. The CCD camera detects the actual processing position of the laser light, and corrects the deviation from the set position using the temperature measured by the temperature sensor and a correction coefficient table obtained in advance.

特開２００５－９５９３４号公報JP 2005-95934 A 特開２００５－４０８４３号公報JP 2005-40843 A

しかし、特許文献２に開示された従来の構成では、装置構成が複雑になるとともに、高価なＣＣＤカメラを温度ドリフトの確認、補正のためのみに使用しているため、装置コストがかかっていた。また、周囲の照明等の影響により、ＣＣＤカメラによる加工位置の検出が困難な場合があった。 However, in the conventional configuration disclosed in Patent Document 2, the device configuration is complicated, and an expensive CCD camera is used only to check and correct temperature drift, resulting in high device costs. In addition, there are cases where it is difficult to detect the processing position using the CCD camera due to the influence of surrounding lighting, etc.

一方、温度ドリフト以外にも、レーザ光の照射位置ずれを生じさせる要因がある。主なものとして、レーザヘッドを保持し、移動させるマニピュレータの調整不足、摩耗もしくは経年劣化が挙げられる。マニピュレータの稼働機構の調整が不十分である場合、もしくは摩耗、経年劣化が発生すると、設定した位置に対してレーザ光の照射位置がずれてしまうことがある。 On the other hand, there are other factors besides temperature drift that can cause deviations in the irradiation position of the laser light. The main ones are insufficient adjustment, wear, or deterioration over time of the manipulator that holds and moves the laser head. If the manipulator's operating mechanism is not properly adjusted, or if wear or deterioration over time occurs, the irradiation position of the laser light may deviate from the set position.

これを解決するには、マニピュレータの定期点検とメンテナンスが必要になる。しかし、点検頻度を高めると、装置のダウンタイムが長くなるとともに労力とメンテナンスコストがかかるという問題があった。 To solve this problem, regular inspection and maintenance of the manipulator is necessary. However, increasing the frequency of inspections increases the equipment's downtime as well as increases the labor and maintenance costs.

本開示はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡便な構成でレーザ光の照射位置ずれを補正可能なレーザ溶接装置及びレーザ光の照射位置ずれの補正方法を提供することにある。 This disclosure has been made in consideration of these points, and its purpose is to provide a laser welding device and a method for correcting laser beam irradiation position deviation that can correct laser beam irradiation position deviation with a simple configuration.

上記目的を達成するため、本開示に係るレーザ溶接装置は、レーザ光を発生させるレーザ発振器と、前記レーザ光を受け取ってワークに向けて照射するレーザヘッドと、少なくとも前記レーザヘッドの動作を制御するコントローラと、前記ワークを載置するステージと、を少なくとも備え、前記レーザヘッドは、前記レーザ光を第１方向と前記第１方向と交差する第２方向のそれぞれに走査するレーザ光スキャナを有し、前記コントローラは、前記レーザ光を溶接線に沿って進行させながら、前記レーザ光を二次元的に走査するように前記レーザ光スキャナを駆動制御し、前記ステージは、補正部を有し、前記補正部は、遮蔽部と、前記遮蔽部を厚さ方向に貫通する貫通孔とを有し、前記貫通孔の一方の端部を覆うように光センサが配置されており、前記レーザ光スキャナにより前記レーザ光を二次元的に走査しながら、前記貫通孔の周りに前記レーザ光を照射した場合、前記コントローラは、前記貫通孔の中心位置と前記光センサの出力がピークとなる第１ピーク位置とに基づいて、前記レーザ光の照射位置ずれを補正するように構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the laser welding device according to the present disclosure includes at least a laser oscillator that generates a laser beam, a laser head that receives the laser beam and irradiates the laser beam toward a workpiece, a controller that controls at least the operation of the laser head, and a stage on which the workpiece is placed. The laser head has a laser beam scanner that scans the laser beam in a first direction and a second direction intersecting the first direction, and the controller drives and controls the laser beam scanner to scan the laser beam two-dimensionally while causing the laser beam to travel along a welding line. The stage has a correction unit, and the correction unit has a shielding unit and a through hole that penetrates the shielding unit in the thickness direction, and an optical sensor is arranged to cover one end of the through hole. When the laser beam is irradiated around the through hole while the laser beam scanner scans the laser beam two-dimensionally, the controller is configured to correct the irradiation position deviation of the laser beam based on the center position of the through hole and a first peak position where the output of the optical sensor peaks.

本開示に係るレーザ光の照射位置ずれの補正方法は、前記レーザ溶接装置を用いたレーザ光の照射位置ずれの補正方法であって、前記レーザヘッドを前記貫通孔の中心位置に移動させるステップと、前記レーザ光スキャナを動作させて、前記レーザ光を二次元的に走査させながら、前記貫通孔の中心位置の周りに照射するステップと、前記光センサの出力がピークとなる第１ピーク位置を確認するステップと、前記第１ピーク位置が、前記貫通孔の中心位置と一致しているか否かを判断するステップと、を少なくとも備え、前記第１ピーク位置が、前記貫通孔の中心位置と一致していれば、補正作業を終了し、前記第１ピーク位置が、前記貫通孔の中心位置と一致していなければ、前記第１ピーク位置と前記貫通孔の中心位置とのずれ量を求めるとともに、前記貫通孔の中心位置の座標と前記ずれ量とに基づいて、前記レーザ光の照射位置ずれを補正するステップをさらに備えたことを特徴とする。 The method for correcting the deviation of the irradiation position of the laser beam according to the present disclosure is a method for correcting the deviation of the irradiation position of the laser beam using the laser welding device, and includes at least the steps of moving the laser head to the center position of the through hole, operating the laser beam scanner to two-dimensionally scan the laser beam while irradiating the area around the center position of the through hole, confirming a first peak position where the output of the optical sensor peaks, and judging whether the first peak position coincides with the center position of the through hole. If the first peak position coincides with the center position of the through hole, the correction operation is terminated, and if the first peak position does not coincide with the center position of the through hole, the method further includes the steps of determining the amount of deviation between the first peak position and the center position of the through hole and correcting the deviation of the irradiation position of the laser beam based on the coordinates of the center position of the through hole and the amount of deviation.

本開示のレーザ溶接装置によれば、簡便な構成でレーザ光の照射位置ずれを補正できる。また、本開示のレーザ光の照射位置ずれの補正方法によれば、簡便にレーザ光の照射位置ずれを補正できる。 The laser welding device disclosed herein can correct the misalignment of the laser beam irradiation position with a simple configuration. Furthermore, the method for correcting the misalignment of the laser beam irradiation position disclosed herein can easily correct the misalignment of the laser beam irradiation position.

実施形態１に係るレーザ溶接装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a laser welding device according to a first embodiment. レーザ光スキャナの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a laser beam scanner. ステージの平面図である。FIG. 補正部の拡大平面図である。FIG. 図４のＶ－Ｖ線での断面模式図である。5 is a schematic cross-sectional view taken along line VV in FIG. 4. 実施形態１に係るレーザ光の照射位置ずれの補正手順を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing a procedure for correcting deviation in an irradiation position of laser light according to the first embodiment. 光センサの出力をレーザ光が走査されるＸＹ平面にプロットした場合の模式図である。1 is a schematic diagram showing a case where the output of an optical sensor is plotted on an XY plane along which a laser beam is scanned. 実施形態２に係るレーザ光の照射位置ずれの補正手順を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a procedure for correcting deviation in the irradiation position of laser light according to the second embodiment.

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. Note that the following description of the preferred embodiments is merely illustrative in nature and is not intended to limit the present disclosure, its applications, or its uses.

（実施形態１）
［レーザ溶接装置の構成］
［レーザ溶接装置及びレーザ光スキャナの構成］
図１は、本実施形態に係るレーザ溶接装置の構成の模式図を示し、図２は、レーザ光スキャナの概略構成図を示す。 (Embodiment 1)
[Configuration of laser welding device]
[Configuration of laser welding device and laser beam scanner]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a laser welding device according to this embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a laser beam scanner.

なお、以降の説明において、反射ミラー３３からレーザ光スキャナ４０に向かうレーザ光ＬＢの進行方向と平行な方向をＸ方向と、レーザヘッド３０から出射されるレーザ光ＬＢの光軸と平行な方向をＺ方向と、Ｘ方向及びＺ方向とそれぞれ直交する方向をＹ方向とそれぞれ呼ぶことがある。Ｘ方向とＹ方向とを面内に含むＸＹ平面は、ワーク２００の表面が平坦面である場合、当該表面と略平行でもよく、当該表面と一定の角度をなしていてもよい。 In the following description, the direction parallel to the traveling direction of the laser light LB from the reflection mirror 33 toward the laser light scanner 40 may be referred to as the X direction, the direction parallel to the optical axis of the laser light LB emitted from the laser head 30 as the Z direction, and the direction perpendicular to the X direction and the Z direction as the Y direction. When the surface of the workpiece 200 is flat, the XY plane including the X direction and the Y direction within the plane may be approximately parallel to the surface or may form a certain angle with the surface.

図１に示すように、レーザ溶接装置１００は、レーザ発振器１０と光ファイバ２０とレーザヘッド３０とコントローラ５０とマニピュレータ６０とステージ７０を備えている。 As shown in FIG. 1, the laser welding device 100 includes a laser oscillator 10, an optical fiber 20, a laser head 30, a controller 50, a manipulator 60, and a stage 70.

レーザ発振器１０は、図示しない電源から電力が供給されてレーザ光ＬＢを発生させるレーザ光源である。なお、レーザ発振器１０は、単一のレーザ光源で構成されていてもよいし、複数のレーザモジュールで構成されていてもよい。後者の場合は、複数のレーザモジュールからそれぞれ出射されたレーザ光を結合してレーザ光ＬＢとして出射する。また、レーザ発振器１０で使用されるレーザ光源あるいはレーザモジュールは、ワーク２００の材質や溶接部位の形状等に応じて、適宜選択される。 The laser oscillator 10 is a laser light source that receives power from a power source (not shown) and generates laser light LB. The laser oscillator 10 may be composed of a single laser light source, or may be composed of multiple laser modules. In the latter case, the laser light emitted from each of the multiple laser modules is combined and emitted as laser light LB. The laser light source or laser module used in the laser oscillator 10 is appropriately selected depending on the material of the workpiece 200, the shape of the welded area, etc.

光ファイバ２０は、レーザ発振器１０に光学的に結合されており、レーザ発振器１０で発生したレーザ光ＬＢは、光ファイバ２０に入射されて、その内部をレーザヘッド３０に向けて伝送される。 The optical fiber 20 is optically coupled to the laser oscillator 10, and the laser light LB generated by the laser oscillator 10 is incident on the optical fiber 20 and transmitted through it toward the laser head 30.

レーザヘッド３０は、光ファイバ２０の端部に取り付けられており、光ファイバ２０から伝送されたレーザ光ＬＢをワーク２００に向けて照射する。 The laser head 30 is attached to the end of the optical fiber 20 and irradiates the laser light LB transmitted from the optical fiber 20 toward the workpiece 200.

また、レーザヘッド３０は、光学部品として、コリメーションレンズ３２と反射ミラー３３と集光レンズ３４とレーザ光スキャナ４０とを有しており、筐体３１の内部にこれらの光学部品が所定の配置関係を保って収容されている。 The laser head 30 also has optical components, including a collimation lens 32, a reflecting mirror 33, a focusing lens 34, and a laser light scanner 40, and these optical components are housed inside the housing 31 in a predetermined arrangement.

コリメーションレンズ３２は、光ファイバ２０から出射されたレーザ光ＬＢを受け取って、平行光に変換し、反射ミラー３３に入射させる。また、コリメーションレンズ３２は、図示しない駆動部に連結されており、コントローラ５０からの制御信号に応じて、Ｚ方向に変位可能に構成されている。コリメーションレンズ３２をＺ方向に変位させることで、レーザ光ＬＢの焦点位置を変化させ、ワーク２００の形状に応じて適切にレーザ光ＬＢを照射させることができる。つまり、コリメーションレンズ３２は、図示しない駆動部との組み合わせにより、レーザ光ＬＢの焦点位置調整機構としても機能している。図１では、コリメーションレンズ３２が１枚のレンズで構成された例を示している。コリメーションレンズ３２の位置をＺ方向に駆動すると焦点位置を調整できるが、コリメーションレンズ３２から出射されたレーザ光ＬＢは、その平行度が多少減少する。このことを防ぐために、コリメーションレンズ３２を複数枚のレンズを組み合わせた構成とするのが望ましい。なお、集光レンズ３４を駆動部により変位させて、レーザ光ＬＢの焦点位置を変化させるようにしてもよい。 The collimation lens 32 receives the laser light LB emitted from the optical fiber 20, converts it into parallel light, and makes it incident on the reflection mirror 33. The collimation lens 32 is connected to a drive unit (not shown) and is configured to be displaceable in the Z direction in response to a control signal from the controller 50. By displacing the collimation lens 32 in the Z direction, the focal position of the laser light LB can be changed, and the laser light LB can be appropriately irradiated according to the shape of the workpiece 200. In other words, the collimation lens 32 also functions as a focal position adjustment mechanism for the laser light LB in combination with a drive unit (not shown). FIG. 1 shows an example in which the collimation lens 32 is composed of one lens. The focal position can be adjusted by driving the position of the collimation lens 32 in the Z direction, but the parallelism of the laser light LB emitted from the collimation lens 32 is somewhat reduced. In order to prevent this, it is desirable to configure the collimation lens 32 as a combination of multiple lenses. The focusing lens 34 may be displaced by the drive unit to change the focal position of the laser light LB.

反射ミラー３３は、コリメーションレンズ３２を透過したレーザ光ＬＢを反射して、レーザ光スキャナ４０に入射させる。反射ミラー３３の表面は、コリメーションレンズ３２を透過したレーザ光ＬＢの光軸と約４５度をなすように設けられている。 The reflection mirror 33 reflects the laser light LB that has passed through the collimation lens 32 and causes it to enter the laser light scanner 40. The surface of the reflection mirror 33 is arranged so as to form approximately 45 degrees with the optical axis of the laser light LB that has passed through the collimation lens 32.

集光レンズ３４は、反射ミラー３３で反射され、レーザ光スキャナ４０で走査されたレーザ光ＬＢをワーク２００の表面に集光させる。 The focusing lens 34 focuses the laser light LB reflected by the reflecting mirror 33 and scanned by the laser light scanner 40 onto the surface of the workpiece 200.

図２に示すように、レーザ光スキャナ４０は、第１ガルバノミラー４１と第２ガルバノミラー４２とを有する公知のガルバノスキャナである。第１ガルバノミラー４１は、第１ミラー４１ａと第１回転軸４１ｂと第１駆動部４１ｃとを有し、第２ガルバノミラー４２は、第２ミラー４２ａと第２回転軸４２ｂと第２駆動部４２ｃとを有している。集光レンズ３４を透過したレーザ光ＬＢは、第１ミラー４１ａで反射され、さらに第２ミラー４２ａで反射されて、ワーク２００の表面に照射される。 As shown in FIG. 2, the laser light scanner 40 is a known galvanometer scanner having a first galvanometer mirror 41 and a second galvanometer mirror 42. The first galvanometer mirror 41 has a first mirror 41a, a first rotation shaft 41b, and a first drive unit 41c, and the second galvanometer mirror 42 has a second mirror 42a, a second rotation shaft 42b, and a second drive unit 42c. The laser light LB transmitted through the focusing lens 34 is reflected by the first mirror 41a and then by the second mirror 42a, and is irradiated onto the surface of the workpiece 200.

例えば、第１駆動部４１ｃ及び第２駆動部４２ｃは、ガルバノモータであり、第１回転軸４１ｂ及び第２回転軸４２ｂは、モータの出力軸である。図示していないが、第１駆動部４１ｃが、コントローラ５０からの制御信号に応じて動作するドライバによって回転駆動することで、第１回転軸４１ｂに取り付けられた第１ミラー４１ａが第１回転軸４１ｂの軸線回りに回転する。同様に、第２駆動部４２ｃが、コントローラ５０からの制御信号に応じて動作するドライバによって回転駆動することで、第２回転軸４２ｂに取り付けられた第２ミラー４２ａが第２回転軸４２ｂの軸線回りに回転する。 For example, the first drive unit 41c and the second drive unit 42c are galvanometer motors, and the first rotation shaft 41b and the second rotation shaft 42b are output shafts of the motors. Although not shown, the first drive unit 41c is driven to rotate by a driver that operates in response to a control signal from the controller 50, causing the first mirror 41a attached to the first rotation shaft 41b to rotate around the axis of the first rotation shaft 41b. Similarly, the second drive unit 42c is driven to rotate by a driver that operates in response to a control signal from the controller 50, causing the second mirror 42a attached to the second rotation shaft 42b to rotate around the axis of the second rotation shaft 42b.

第１ミラー４１ａが第１回転軸４１ｂの軸線回りに所定の角度まで回転動作をすることで、レーザ光ＬＢがＸ方向に走査される。また、第２ミラー４２ａが第２回転軸４２ｂの軸線回りに所定の角度まで回転動作をすることで、レーザ光ＬＢがＹ方向に走査される。つまり、レーザ光スキャナ４０は、レーザ光ＬＢをＸＹ平面内で二次元的に走査してワーク２００に向けて照射するように構成されている。 The first mirror 41a rotates around the axis of the first rotation shaft 41b to a predetermined angle, thereby scanning the laser light LB in the X direction. The second mirror 42a rotates around the axis of the second rotation shaft 42b to a predetermined angle, thereby scanning the laser light LB in the Y direction. In other words, the laser light scanner 40 is configured to two-dimensionally scan the laser light LB within the XY plane and irradiate it toward the workpiece 200.

コントローラ５０は、レーザ発振器１０のレーザ発振を制御する。具体的には、レーザ発振器１０に接続された図示しない電源に対してレーザ光ＬＢの出力と所定の関係をなす出力電流やオンオフ時間等の制御信号を供給することにより、レーザ発振制御を行う。また、コントローラ５０は、レーザ光ＬＢの出力を制御する。 The controller 50 controls the laser oscillation of the laser oscillator 10. Specifically, the controller 50 controls the laser oscillation by supplying control signals such as an output current and an on/off time that have a predetermined relationship with the output of the laser light LB to a power source (not shown) connected to the laser oscillator 10. The controller 50 also controls the output of the laser light LB.

また、コントローラ５０は、選択されたレーザ溶接プログラムの内容に応じて、レーザヘッド３０の動作を制御する。具体的には、レーザヘッド３０に設けられたレーザ光スキャナ４０及び、コリメーションレンズ３２の図示しない駆動部の駆動制御を行う。さらに、コントローラ５０は、マニピュレータ６０の動作を制御する。 The controller 50 also controls the operation of the laser head 30 according to the contents of the selected laser welding program. Specifically, it controls the drive of the laser light scanner 40 and the drive unit (not shown) of the collimation lens 32 provided in the laser head 30. Furthermore, the controller 50 controls the operation of the manipulator 60.

コントローラ５０は、情報処理部５１として、ＬＳＩまたはマイクロコンピュータ等の集積回路を有しており、この集積回路上でソフトウェアであるレーザ溶接プログラムを実行することで、前述のコントローラ５０の機能が実現される。また、コントローラ５０は、記憶部５２として、ＲＡＭやＲＯＭやＳＳＤ等のメモリデバイスを有している。レーザ溶接プログラムは、記憶部５２に保存され、コントローラ５０からの命令によってコントローラ５０に呼び出される。なお、記憶部５２は、コントローラ５０に着脱可能なＳＤカード（登録商標）であってもよい。また、記憶部５２は、コントローラ５０とは別の場所に設けられてもよい。 The controller 50 has an integrated circuit such as an LSI or a microcomputer as an information processing unit 51, and the above-mentioned functions of the controller 50 are realized by executing a laser welding program, which is software, on this integrated circuit. The controller 50 also has a memory device such as a RAM, ROM, or SSD as a storage unit 52. The laser welding program is stored in the storage unit 52 and is called by the controller 50 in response to a command from the controller 50. The storage unit 52 may be an SD card (registered trademark) that is detachable from the controller 50. The storage unit 52 may also be provided in a location separate from the controller 50.

また、記憶部５２は、後で述べるレーザ光ＬＢの照射位置ずれの補正結果等を保存する。例えば、温度ドリフトに起因したレーザ光ＬＢの照射位置のずれ量やその補正結果が記憶部５２に保存される。具体的には、第１ガルバノミラー４１と第２ガルバノミラー４２コントローラ５０でのレーザ光ＬＢの吸収に起因するレーザ光ＬＢの照射位置のずれ量やその補正結果が記憶部５２に保存される。あるいは、これらを駆動する駆動回路の発熱に起因するレーザ光ＬＢの照射位置のずれ量やその補正結果が記憶部５２に保存される。 The memory unit 52 also stores the correction results of the deviation of the irradiation position of the laser light LB, which will be described later. For example, the deviation amount of the irradiation position of the laser light LB caused by temperature drift and the correction results are stored in the memory unit 52. Specifically, the deviation amount of the irradiation position of the laser light LB caused by absorption of the laser light LB in the first galvanometer mirror 41 and the second galvanometer mirror 42 controller 50 and the correction results are stored in the memory unit 52. Alternatively, the deviation amount of the irradiation position of the laser light LB caused by heat generation of the drive circuit that drives them and the correction results are stored in the memory unit 52.

なお、レーザヘッド３０の動作を制御するコントローラ５０とレーザ光ＬＢの出力を制御するコントローラ５０とを別個に設けてもよい。 In addition, a controller 50 that controls the operation of the laser head 30 and a controller 50 that controls the output of the laser light LB may be provided separately.

マニピュレータ６０は、多関節ロボットであり、レーザヘッド３０の筐体３１に取り付けられている。また、マニピュレータ６０は、コントローラ５０と信号の授受が可能に接続され、前述のレーザ溶接プログラムに応じて所定の軌跡を描くようにレーザヘッド３０を移動させる。その結果、レーザ光ＬＢが、溶接線ＷＬに沿って、また、溶接線ＷＬの周りを二次元的に走査されながら、ワーク２００の表面に照射される。 The manipulator 60 is an articulated robot, and is attached to the housing 31 of the laser head 30. The manipulator 60 is also connected to the controller 50 so as to be able to send and receive signals, and moves the laser head 30 to trace a predetermined trajectory in accordance with the laser welding program described above. As a result, the laser light LB is irradiated onto the surface of the workpiece 200 while being scanned two-dimensionally along and around the weld line WL.

なお、マニピュレータ６０の動作を制御する別のコントローラ（図示せず）を設けるようにしてもよい。ただし、その場合も、レーザ光ＬＢの照射位置の構成を行うため、レーザヘッド３０の動作を制御するコントローラ５０とデータ通信可能に構成される必要がある。 A separate controller (not shown) may be provided to control the operation of the manipulator 60. However, in this case, the controller must also be configured to be capable of data communication with the controller 50 that controls the operation of the laser head 30 in order to configure the irradiation position of the laser light LB.

ステージ７０は、本体部７１と補正部７２とを有している。ステージ７０の構成については、後で詳述する。 The stage 70 has a main body section 71 and a correction section 72. The configuration of the stage 70 will be described in detail later.

図１に示すレーザ溶接装置１００は、種々の形状のワーク２００に対してレーザ溶接を行うことができる。 The laser welding device 100 shown in FIG. 1 can perform laser welding on workpieces 200 of various shapes.

［ステージの構成］
図３は、ステージの平面図を、図４は、補正部の拡大平面図を、図５は、図４のＶ－Ｖ線での断面模式図をそれぞれ示す。 [Stage configuration]
3 shows a plan view of the stage, FIG. 4 shows an enlarged plan view of the correction unit, and FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view taken along line VV in FIG.

図３に示すように、ステージ７０は、本体部７１と補正部７２とを有している。本体部７１にはワーク２００が載置され、レーザ光ＬＢの照射によりワーク２００が溶接される。このため、図示しないが、本体部７１は、ワーク２００を支持する平坦面を有する部分とレーザ光ＬＢが通過する部分とを含んでいる。 As shown in FIG. 3, the stage 70 has a main body 71 and a correction section 72. The workpiece 200 is placed on the main body 71, and the workpiece 200 is welded by irradiation with the laser light LB. For this reason, although not shown, the main body 71 includes a portion having a flat surface that supports the workpiece 200 and a portion through which the laser light LB passes.

一方、補正部７２は、本体部７１の一角に配置されている。図４及び図５に示すように、補正部７２は、レーザ光ＬＢを遮蔽する遮蔽部７２ａと、遮蔽部７２ａをその厚さ方向であるＺ方向に貫通する貫通孔７２ｂとを有している。なお、貫通孔７２ｂの直径ｄは、レーザ光ＬＢの直径の１／１０倍～等倍（１倍）程度になるように設定されている。遮蔽部７２ａの厚さは、設置・固定するための強度が十分であれば、できるだけ薄いほうが良い。例えば、１ｍｍ以下のものでも使用可能である。また、入射するレーザ光ＬＢの広がり角度に応じてその厚さを設定してもよい。この場合、レーザ光ＬＢの広がり角度が大きければ大きいほど、遮蔽部７２ａの厚さを薄くすることが望ましい。 On the other hand, the correction unit 72 is disposed in one corner of the main body 71. As shown in FIG. 4 and FIG. 5, the correction unit 72 has a shielding portion 72a that shields the laser light LB, and a through hole 72b that penetrates the shielding portion 72a in the thickness direction, that is, the Z direction. The diameter d of the through hole 72b is set to be about 1/10 to the same diameter (1 time) of the laser light LB. The thickness of the shielding portion 72a is preferably as thin as possible, provided that the strength required for installation and fixing is sufficient. For example, a thickness of 1 mm or less can be used. The thickness may also be set according to the spread angle of the incident laser light LB. In this case, the greater the spread angle of the laser light LB, the thinner the thickness of the shielding portion 72a is preferably made.

また、貫通孔７２ｂにおけるＺ方向の一端を覆うように光センサ８０が配置されている。レーザ光ＬＢを図４に示す破線に沿って、言い換えると、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに所定の間隔をあけて順次走査させながら、補正部７２に照射した場合、貫通孔７２ｂを通過したレーザ光ＬＢが光センサ８０に入射される。貫通孔７２ｂ以外の部分では、レーザ光ＬＢは入射方向と反対方向に反射、散乱される。 In addition, an optical sensor 80 is arranged to cover one end of the through hole 72b in the Z direction. When the laser light LB is irradiated onto the correction unit 72 while being scanned sequentially along the dashed line shown in FIG. 4, in other words, at a predetermined interval in each of the X and Y directions, the laser light LB that passes through the through hole 72b is incident on the optical sensor 80. In the areas other than the through hole 72b, the laser light LB is reflected and scattered in the direction opposite to the incident direction.

後で述べるように、補正部７２は、レーザ光スキャナ４０において、前述した温度ドリフトが発生しているか否か、また、発生している場合は、温度ドリフトの補正量を測定するために利用される。 As described later, the correction unit 72 is used to determine whether or not the aforementioned temperature drift occurs in the laser light scanner 40, and if so, to measure the amount of correction for the temperature drift.

なお、ステージ７０における補正部７２の位置は、図３に示したものに特に限定されない。ただし、ワーク２００のレーザ溶接時には、溶接線ＷＬの近傍に、スパッタが飛散したり、ワーク２００がアルミニウムを含む場合には、スマットが付着したりする。これらが貫通孔７２ｂや光センサ８０に付着するのを防ぐため、ワーク２００の溶接線が、補正部７２から所定以上離れた位置に配置されるようにする必要がある。また、使用していない溶接工程では、補正部７２は使用されないため、その表面を保護するように図示しないカバーを取り付けてもよい。 The position of the correction unit 72 on the stage 70 is not limited to that shown in FIG. 3. However, when the workpiece 200 is laser welded, spatter may fly near the weld line WL, and if the workpiece 200 contains aluminum, smut may adhere to it. To prevent these from adhering to the through hole 72b or the optical sensor 80, it is necessary to position the weld line of the workpiece 200 at a position that is at least a predetermined distance away from the correction unit 72. In addition, since the correction unit 72 is not used during unused welding processes, a cover (not shown) may be attached to protect its surface.

［レーザ光の照射位置ずれの補正方法］
図６は、レーザ光の照射位置ずれの補正手順のフローチャートを示し、図７は、光センサの出力をレーザ光が走査されるＸＹ平面にプロットした場合の模式図を示す。 [Method of correcting deviation of laser beam irradiation position]
FIG. 6 shows a flow chart of a procedure for correcting the deviation of the irradiation position of the laser light, and FIG. 7 shows a schematic diagram in which the output of the optical sensor is plotted on the XY plane along which the laser light is scanned.

図３に示す補正部７２において、ＸＹ平面上で貫通孔７２ｂの中心位置をレーザスキャナ４０のガルバノ原点と一致するようにし、原点Ｏとする。ここで、ガルバノ原点は、温度ドリフトが無い場合の、レーザヘッド３０のＸＹ平面上でのレーザ光ＬＢの初期位置に対応している。言い換えると、ガルバノ原点は、マニピュレータ６０の先端のＸＹ平面上での初期位置に対応している。原点Ｏは、ＸＹ平面上の座標として記憶部５２に保存されている。 In the correction unit 72 shown in FIG. 3, the center position of the through hole 72b on the XY plane is set to coincide with the galvano origin of the laser scanner 40, and is taken as origin O. Here, the galvano origin corresponds to the initial position of the laser light LB on the XY plane of the laser head 30 in the absence of temperature drift. In other words, the galvano origin corresponds to the initial position of the tip of the manipulator 60 on the XY plane. The origin O is stored in the memory unit 52 as coordinates on the XY plane.

温度ドリフトが無い場合、レーザ光ＬＢが原点Ｏ及びその近傍に照査された場合のみに、光センサ８０で出力信号が発生する。なお、この場合の「近傍」とは、原点ＯからＸＹ平面上にレーザ光ＬＢを集光した際の半径の１／１０～１／２程度に離れた距離をいう。言うまでもなく、この距離を短くすることもできる。その際には、後述する補正の精度がより高くなる。 If there is no temperature drift, the optical sensor 80 generates an output signal only when the laser light LB is irradiated on the origin O or its vicinity. In this case, "vicinity" refers to a distance of about 1/10 to 1/2 of the radius of the laser light LB focused on the XY plane from the origin O. Needless to say, this distance can also be shortened. In that case, the accuracy of the correction described below will be higher.

一方、温度ドリフトが発生している場合、その影響によって、レーザ光ＬＢを走査する場合に、走査時の原点がガルバノ原点に該当する原点Ｏからずれてしまう場合がある。つまり、原点Ｏからレーザ光ＬＢが所定以上に離れた位置に照射された場合に、光センサ８０で出力信号が発生することがある。 On the other hand, if temperature drift occurs, its influence may cause the origin during scanning to shift from origin O, which corresponds to the galvano origin, when scanning with laser light LB. In other words, when laser light LB is irradiated at a position that is a certain distance or more away from origin O, an output signal may be generated in optical sensor 80.

このようなことが起こると、ワーク２００に対して所望の照射軌跡でレーザ光ＬＢを照射できなくなり、溶接不良が発生する原因となるおそれがある。 If this occurs, the laser light LB will not be able to irradiate the workpiece 200 along the desired irradiation trajectory, which may result in poor welding.

なお、「走査時の原点」とは、実際の溶接、または後述する補正時にレーザ光スキャナ４０にてワーク２００またはステージ７０表面に照射した場合の、Ｘ軸方向の位置指令とＹ軸方向の位置指令とがともにゼロ（もしくは、レーザ光スキャナ４０と対応する固定値。説明上、以下では、この値をゼロとする。）の場合の、ＸＹ平面上での実際のレーザ光ＬＢの照射点にあたる。なお、Ｘ軸方向の位置指令とは、第１駆動部４１ｃに対する回転位置の指令（以下、回転指令という）であり、Ｙ軸方向の位置指令とは、第２駆動部４２ｃに対する回転指令である。この場合、Ｘ軸方向とＹ軸方向の位置指令はともにゼロなので、温度ドリフトが無い場合、走査時の原点はガルバノ原点と一致する。 The "origin during scanning" refers to the actual irradiation point of the laser beam LB on the XY plane when the position command in the X-axis direction and the position command in the Y-axis direction are both zero (or a fixed value corresponding to the laser beam scanner 40. For the sake of explanation, this value will be set to zero below) when the laser beam scanner 40 irradiates the surface of the workpiece 200 or stage 70 during actual welding or during correction, which will be described later. The position command in the X-axis direction is a rotation position command (hereinafter referred to as a rotation command) for the first drive unit 41c, and the position command in the Y-axis direction is a rotation command for the second drive unit 42c. In this case, since the position commands in the X-axis direction and the Y-axis direction are both zero, if there is no temperature drift, the origin during scanning coincides with the galvano origin.

そこで、図６に示す手順で、レーザ光ＬＢの照射位置、この場合は、走査時の原点位置のずれを補正することで、ワーク２００に対して所望の照射軌跡でレーザ光ＬＢを照射でき、溶接不良の発生を抑制できる。以下、さらに説明する。 Therefore, by correcting the irradiation position of the laser light LB, in this case the deviation of the origin position during scanning, using the procedure shown in Figure 6, the laser light LB can be irradiated to the workpiece 200 along the desired irradiation trajectory, and the occurrence of welding defects can be suppressed. This will be explained further below.

マニピュレータ６０を移動させて、レーザヘッド３０のレーザ光スキャナ４０をＸＹ平面上で、補正部７２の貫通孔７２ｂの中心位置、つまり原点Ｏに移動させる（図６のステップＳ１）。 The manipulator 60 is moved to move the laser light scanner 40 of the laser head 30 to the center position of the through hole 72b of the correction unit 72, i.e., the origin O, on the XY plane (step S1 in FIG. 6).

レーザ光スキャナ４０を動作させて、レーザ光ＬＢを図４に示す破線に沿って走査させながら、原点Ｏの周りに照射する（図６のステップＳ２）。ステップＳ２において、マニピュレータ６０は移動させない。つまり、レーザヘッド３０の位置自体は、原点Ｏを保ったまま、レーザ光ＬＢを図４に示す破線に沿って走査させる。また、ステップＳ２におけるレーザ光ＬＢの出力は、レーザ溶接時よりも大幅に低下させている。遮蔽部７２ａや光センサ８０の損傷を防止するためである。例えば、レーザ溶接時のレーザ光ＬＢの出力が数ｋＷである場合、ステップＳ２におけるレーザ光ＬＢの出力は、遮蔽板７２ａまたは貫通孔７２ｂに損傷を与えず、かつ、光センサ３８で十分感知できる程度の値（数ｍＷ程度）でよい。なお、通常、レーザ発振器１０では、レーザ光ＬＢの照射位置を視認するためにガイドレーザ（図示せず）を使用する場合があるが、前述のステップＳ２にてこのガイドレーザから出射されたレーザ光を走査するようにしてもよい。 The laser beam scanner 40 is operated to irradiate the laser beam LB around the origin O while scanning it along the dashed line shown in FIG. 4 (step S2 in FIG. 6). In step S2, the manipulator 60 is not moved. That is, the position of the laser head 30 itself is kept at the origin O, and the laser beam LB is scanned along the dashed line shown in FIG. 4. The output of the laser beam LB in step S2 is significantly lower than that during laser welding. This is to prevent damage to the shielding portion 72a and the optical sensor 80. For example, when the output of the laser beam LB during laser welding is several kW, the output of the laser beam LB in step S2 may be a value (several mW) that does not damage the shielding plate 72a or the through hole 72b and can be sufficiently detected by the optical sensor 38. Note that, in the laser oscillator 10, a guide laser (not shown) may be used to visually confirm the irradiation position of the laser beam LB, and the laser beam emitted from this guide laser may be scanned in the above-mentioned step S2.

ステップＳ２の実行中または実行後に、光センサ８０の出力を確認し、出力がピークとなる第１ピーク位置Ｏ１を確認する（図６のステップＳ３）。第１ピーク位置Ｏ１は、ＸＹ平面上の座標で表される。また、第１ピーク位置Ｏ１の座標及び第１ピーク位置Ｏ１における光センサ８０の出力は、記憶部５２に保存される。 During or after step S2, the output of the optical sensor 80 is checked, and the first peak position O1 where the output is at its peak is checked (step S3 in FIG. 6). The first peak position O1 is expressed by coordinates on the XY plane. In addition, the coordinates of the first peak position O1 and the output of the optical sensor 80 at the first peak position O1 are stored in the memory unit 52.

次に、第１ピーク位置Ｏ１が原点Ｏと一致しているか否かを、コントローラ５０の情報処理部５１が判断する（図６のステップＳ４）。なお、本願明細書における「一致」とは、厳密な意味での一致だけでなく、第１ピーク位置Ｏ１と原点ＯとのＸＹ平面上での距離が、レーザ光ＬＢを集光した際のビーム半径の１／１０～１／２程度以下である場合も含む。言うまでもなく、この距離を短くすることもできるが、その際には、補正の精度がより高くなる。 Next, the information processing unit 51 of the controller 50 determines whether the first peak position O1 coincides with the origin O (step S4 in FIG. 6). Note that in this specification, "coincidence" does not only mean coincidence in the strict sense, but also includes the case where the distance on the XY plane between the first peak position O1 and the origin O is equal to or less than about 1/10 to 1/2 of the beam radius when the laser light LB is focused. Needless to say, this distance can be shortened, but in that case, the accuracy of the correction will be higher.

なお、予め設定された初期位置に固定された状態の第１ガルバノミラー４１と第２ガルバノミラー４２とで反射されたレーザ光ＬＢがステージ７０の表面に照射される位置が、前述した「走査時の原点」である。例えば、レーザヘッド３０を、ＸＹ平面上で補正部７２の貫通孔７２ｂの中心位置に移動させ、その状態で、それぞれ初期位置に固定された第１ガルバノミラー４１と第２ガルバノミラー４２とでレーザ光ＬＢを反射する。この場合、温度ドリフトが無ければ、レーザ光ＬＢの走査時の原点は、前述の原点Ｏに一致し、光センサ８０からの出力がピークとなる。 The position where the laser light LB reflected by the first galvanometer mirror 41 and the second galvanometer mirror 42, which are fixed in a preset initial position, is irradiated onto the surface of the stage 70 is the "origin during scanning" described above. For example, the laser head 30 is moved to the center position of the through hole 72b of the correction unit 72 on the XY plane, and in this state, the laser light LB is reflected by the first galvanometer mirror 41 and the second galvanometer mirror 42, which are each fixed in their initial positions. In this case, if there is no temperature drift, the origin during scanning of the laser light LB coincides with the origin O described above, and the output from the optical sensor 80 reaches a peak.

ステップＳ４の判断結果が肯定的、つまり、第１ピーク位置Ｏ１が原点Ｏと一致している場合は、レーザ光ＬＢの走査時の原点が原点Ｏに一致していると判断される。つまり、レーザ光スキャナ４０に温度ドリフトが発生していないと判断できるため、一連の作業を終了する。 If the result of the determination in step S4 is positive, that is, if the first peak position O1 coincides with the origin O, it is determined that the origin during scanning with the laser light LB coincides with the origin O. In other words, it can be determined that no temperature drift has occurred in the laser light scanner 40, and the series of operations is terminated.

一方、ステップＳ４の判断結果が否定的、つまり、第１ピーク位置Ｏ１が原点Ｏと一致していない場合は、図７に示すように、ＸＹ平面上で、光センサ８０の出力のピークが、原点Ｏから離れた位置に現れる。なお、図７に示す例では、第１ピーク位置Ｏ１は、原点Ｏに対して、Ｘ方向、Ｙ方向ともにマイナス側にずれている。 On the other hand, if the judgment result in step S4 is negative, that is, if the first peak position O1 does not coincide with the origin O, the peak of the output of the optical sensor 80 appears at a position away from the origin O on the XY plane, as shown in FIG. 7. Note that in the example shown in FIG. 7, the first peak position O1 is shifted to the negative side in both the X and Y directions with respect to the origin O.

この場合、コントローラ５０は、原点Ｏの座標と第１ピーク位置Ｏ１の座標との差、つまり、原点Ｏと第１ピーク位置Ｏ１とのずれ量を取得し、当該ずれ量を記憶部５２に保存する（図６のステップＳ５）。 In this case, the controller 50 obtains the difference between the coordinates of the origin O and the coordinates of the first peak position O1, i.e., the amount of deviation between the origin O and the first peak position O1, and stores the amount of deviation in the memory unit 52 (step S5 in FIG. 6).

コントローラ５０の情報処理部５１は、原点Ｏの座標とステップＳ５で取得したずれ量に基づいて、式（１）、（２）を用いて、走査時の原点位置のずれを補正する、（図６のステップＳ６）。 The information processing unit 51 of the controller 50 corrects the deviation of the origin position during scanning using equations (1) and (2) based on the coordinates of the origin O and the deviation amount acquired in step S5 (step S6 in Figure 6).

図７に示す例では、補正後の走査時の原点位置は、式（１）、（２）に示す関係を満たす。 In the example shown in FIG. 7, the origin position during scanning after correction satisfies the relationship shown in equations (1) and (2).

Ｘｃ＝Ｘ０－Ｘａ・・・（１）
Ｙｃ＝Ｙ０－Ｙａ・・・（２）
ここで、
Ｘ０：温度ドリフトが無い状態での走査時の原点のＸ座標
Ｙ０：温度ドリフトが無い状態での走査時の原点のＹ座標
Ｘｃ：補正後の走査時の原点のＸ座標
Ｙｃ：補正後の走査時の原点のＹ座標
Ｘａ：原点Ｏと第１ピーク位置Ｏ１とのＸ方向のずれ量
Ｙａ：原点Ｏと第１ピーク位置Ｏ１とのＹ方向のずれ量
である。前述の通り、レーザスキャナ４０のガルバノ原点を原点Ｏとしているので、式（１）と式（２）では、原点のＸ座標Ｘ０と原点のＹ座標Ｙ０はともにゼロとしてよい。なお、図８に示す例では、ずれ量Ｘａとずれ量Ｙａはともにマイナスの値を取る。 Xc=X0-Xa...(1)
Yc=Y0-Ya...(2)
Where:
X0: X coordinate of the origin when scanning without temperature drift Y0: Y coordinate of the origin when scanning without temperature drift Xc: X coordinate of the origin when scanning after correction Yc: Y coordinate of the origin when scanning after correction Xa: X-direction deviation between the origin O and the first peak position O1 Ya: Y-direction deviation between the origin O and the first peak position O1. As described above, the galvano origin of the laser scanner 40 is the origin O, so in formulas (1) and (2), the X coordinate X0 of the origin and the Y coordinate Y0 of the origin may both be zero. In the example shown in FIG. 8, both the deviation Xa and the deviation Ya are negative values.

なお、実際の補正にあたっては、第１駆動部４１ｃ及び第２駆動部４２ｃの回転指令を式（１）と式（２）の結果に従い修正する。つまり、当初、設定された走査時の原点（＝（Ｘ０、Ｙ０））に対応する回転指令に対し、ずれ量Ｘａ，Ｙａに対応した回転量を加算または減算して、走査時の原点に対応する回転指令を修正する。 In addition, for actual correction, the rotation commands of the first drive unit 41c and the second drive unit 42c are corrected according to the results of equations (1) and (2). In other words, the rotation command corresponding to the initially set origin (= (X0, Y0)) during scanning is corrected by adding or subtracting the rotation amount corresponding to the deviation amounts Xa and Ya to or from the rotation command corresponding to the origin during scanning.

補正後の走査時の原点の座標（Ｘｃ、Ｙｃ）及びずれ量Ｘａ，Ｙａは、記憶部５２に保存される。また、ずれ量Ｘａ，Ｙａにそれぞれ対応した第１駆動部４１ｃ及び第２駆動部４２ｃの回転指令の修正量も、記憶部５２に保存される。以降のレーザ溶接において、レーザ光ＬＢを走査する場合は、走査時の原点の座標は、（Ｘｃ、Ｙｃ）に設定される。 The coordinates (Xc, Yc) of the origin during scanning and the deviation amounts Xa and Ya after correction are stored in the memory unit 52. The correction amounts of the rotation commands for the first drive unit 41c and the second drive unit 42c corresponding to the deviation amounts Xa and Ya, respectively, are also stored in the memory unit 52. When scanning with the laser light LB in subsequent laser welding, the coordinates of the origin during scanning are set to (Xc, Yc).

［効果等］
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ溶接装置１００は、レーザ光ＬＢを発生させるレーザ発振器１０と、レーザ光ＬＢを受け取ってワーク２００に向けて照射するレーザヘッド３０と、レーザヘッド３０の動作及びレーザ光ＬＢの出力Ｐを制御するコントローラ５０と、ワーク２００を載置するステージ７０と、を少なくとも備えている。 [Effects, etc.]
As described above, the laser welding apparatus 100 according to this embodiment at least includes a laser oscillator 10 that generates laser light LB, a laser head 30 that receives the laser light LB and irradiates it toward the workpiece 200, a controller 50 that controls the operation of the laser head 30 and the output P of the laser light LB, and a stage 70 on which the workpiece 200 is placed.

レーザヘッド３０は、レーザ光ＬＢをＸ方向（第１方向）とＸ方向と交差するＹ方向（第２方向）のそれぞれに走査するレーザ光スキャナ４０を有している。 The laser head 30 has a laser light scanner 40 that scans the laser light LB in both the X direction (first direction) and the Y direction (second direction) that intersects with the X direction.

コントローラ５０は、レーザ光ＬＢを溶接線ＷＬに沿って進行させながら、レーザ光ＬＢを二次元的に走査するようにレーザ光スキャナ４０を駆動制御する。 The controller 50 drives and controls the laser beam scanner 40 so that the laser beam LB scans two-dimensionally while traveling along the weld line WL.

ステージ７０は、本体部７１と補正部７２とを有している。補正部７２は、遮蔽部７２ａと、遮蔽部７２ａを厚さ方向に貫通する貫通孔７２ｂとを有している。レーザ光ＬＢが貫通孔７２ｂに入射された場合に、レーザ光ＬＢの出射口にあたる貫通孔７２ｂの一方の端部を覆うように光センサ８０が配置されている。 The stage 70 has a main body 71 and a correction section 72. The correction section 72 has a shielding section 72a and a through hole 72b that penetrates the shielding section 72a in the thickness direction. When the laser light LB is incident on the through hole 72b, an optical sensor 80 is arranged to cover one end of the through hole 72b that corresponds to the exit port of the laser light LB.

レーザ光スキャナ４０によりレーザ光ＬＢを二次元的に走査しながら、貫通孔７２ｂの周りにレーザ光ＬＢを照射する。この場合に、コントローラ５０は、貫通孔７２ｂの中心位置である原点Ｏと光センサ８０の出力がピークとなる第１ピーク位置Ｏ１とに基づいて、レーザ光ＬＢの照射位置ずれを補正するように構成されている。 The laser beam LB is irradiated around the through-hole 72b while being scanned two-dimensionally by the laser beam scanner 40. In this case, the controller 50 is configured to correct the deviation of the irradiation position of the laser beam LB based on the origin O, which is the center position of the through-hole 72b, and the first peak position O1 where the output of the optical sensor 80 reaches its peak.

本実施形態によれば、ステージ７０に貫通孔７２ｂを有する補正部７２を設け、貫通孔７２ｂの一方の端部を覆うように光センサ８０を配置するというきわめて簡便な構成で、レーザ光ＬＢの照射位置ずれを補正することができる。また、レーザ光ＬＢを二次元的に走査しながら、溶接線ＷＬに沿って、ワーク２００の所望の位置に正確に照射することができる。このことにより、溶接不良の発生を低減でき、溶接歩留まりを向上できる。 According to this embodiment, the stage 70 is provided with a correction unit 72 having a through hole 72b, and an optical sensor 80 is arranged to cover one end of the through hole 72b. This extremely simple configuration allows the misalignment of the irradiation position of the laser light LB to be corrected. In addition, the laser light LB can be accurately irradiated to the desired position of the workpiece 200 along the welding line WL while scanning two-dimensionally. This reduces the occurrence of welding defects and improves the welding yield.

また、コントローラ５０は、貫通孔７２ｂの中心位置である原点Ｏと第１ピーク位置Ｏ１とのずれ量に基づいて、レーザ光ＬＢの走査時の原点位置のずれを補正するように構成されている。 The controller 50 is also configured to correct the deviation of the origin position during scanning with the laser light LB based on the deviation between the origin O, which is the center position of the through hole 72b, and the first peak position O1.

このようにすることで、特に、温度ドリフトに起因したレーザ光ＬＢの照射位置ずれを簡便に補正することができる。 In this way, it is possible to easily correct the deviation in the irradiation position of the laser light LB, particularly due to temperature drift.

レーザ発振器１０とレーザヘッド３０とは光ファイバ２０で接続されており、レーザ光ＬＢは、光ファイバ２０を通って、レーザ発振器１０からレーザヘッド３０に伝送される。 The laser oscillator 10 and the laser head 30 are connected by an optical fiber 20, and the laser light LB is transmitted from the laser oscillator 10 to the laser head 30 through the optical fiber 20.

このように光ファイバ２０を設けることで、レーザ発振器１０から離れた位置に設置されたワーク２００に対してレーザ溶接を行うことが可能となる。このことにより、レーザ溶接装置１００の各部を配置する自由度が高められる。 By providing the optical fiber 20 in this manner, it becomes possible to perform laser welding on a workpiece 200 that is installed at a position away from the laser oscillator 10. This increases the degree of freedom in arranging each part of the laser welding device 100.

レーザ光スキャナ４０は、レーザ光ＬＢをＸ方向に走査する第１ガルバノミラー４１と、レーザ光ＬＢをＹ方向に走査する第２ガルバノミラー４２と、で構成されている。 The laser light scanner 40 is composed of a first galvanometer mirror 41 that scans the laser light LB in the X direction, and a second galvanometer mirror 42 that scans the laser light LB in the Y direction.

レーザ光スキャナ４０をこのように構成することで、レーザ光ＬＢを簡便に二次元的に走査することができる。また、公知のガルバノスキャナをレーザ光スキャナ４０として用いているため、レーザ溶接装置１００のコストが上昇するのを抑制できる。 By configuring the laser light scanner 40 in this manner, the laser light LB can be easily scanned two-dimensionally. In addition, because a known galvanometer scanner is used as the laser light scanner 40, the cost of the laser welding device 100 can be prevented from increasing.

レーザヘッド３０は、コリメーションレンズ３２をさらに有し、コリメーションレンズ３２は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに交差するＺ方向に沿って、レーザ光ＬＢの焦点位置を変化させるように構成されている。言い換えると、コリメーションレンズ３２は、ワーク２００の表面と交差するＺ方向に沿って、レーザ光ＬＢの焦点位置を変化させるように構成されている。つまり、コリメーションレンズ３２は、図示しない駆動部との組み合わせにより、レーザ光ＬＢの焦点位置調整機構としても機能している。すなわち、溶接中に任意の照射位置に合わせて焦点位置を変更することができ、溶接条件設定の自由度を高めることができる。 The laser head 30 further has a collimation lens 32, which is configured to change the focal position of the laser light LB along the Z direction that intersects with each of the X and Y directions. In other words, the collimation lens 32 is configured to change the focal position of the laser light LB along the Z direction that intersects with the surface of the workpiece 200. In other words, the collimation lens 32 also functions as a focal position adjustment mechanism for the laser light LB in combination with a drive unit (not shown). In other words, the focal position can be changed to match any irradiation position during welding, increasing the freedom of setting welding conditions.

このようにすることで、レーザ光ＬＢの焦点位置を簡便に変化させることができ、ワーク２００の形状に応じて適切にレーザ光ＬＢを照射させることができる。 By doing this, the focal position of the laser light LB can be easily changed, and the laser light LB can be appropriately irradiated according to the shape of the workpiece 200.

レーザ溶接装置１００は、レーザヘッド３０が取り付けられたマニピュレータ６０をさらに備え、コントローラ５０は、マニピュレータ６０の動作を制御する。マニピュレータ６０は、ワーク２００の表面に対して、所定の方向にレーザヘッド３０を移動させる。 The laser welding device 100 further includes a manipulator 60 to which the laser head 30 is attached, and the controller 50 controls the operation of the manipulator 60. The manipulator 60 moves the laser head 30 in a predetermined direction relative to the surface of the workpiece 200.

このようにマニピュレータ６０を設けることで、レーザ光ＬＢの溶接方向、または溶接点位置を変化させることができる。また、複雑な形状、例えば、立体的な形状のワーク２００に対して、レーザ溶接を容易に行うことができる。 By providing the manipulator 60 in this manner, the welding direction of the laser light LB or the position of the welding point can be changed. In addition, laser welding can be easily performed on a workpiece 200 having a complex shape, for example, a three-dimensional shape.

本実施形態に係るレーザ光の照射位置ずれの補正方法は、レーザヘッド３０を貫通孔７２ｂの中心位置である原点Ｏに移動させる第１ステップ（図６のステップＳ１）とレーザ光スキャナ４０を動作させて、レーザ光ＬＢを二次元的に走査させながら、原点Ｏの周りに照射する第２ステップ（図６のステップＳ２）と、少なくとも備えている。 The method for correcting the deviation in the irradiation position of the laser light according to this embodiment includes at least a first step (step S1 in FIG. 6) of moving the laser head 30 to the origin O, which is the center position of the through hole 72b, and a second step (step S2 in FIG. 6) of operating the laser light scanner 40 to irradiate the area around the origin O while scanning the laser light LB two-dimensionally.

また、光センサ８０の出力がピークとなる第１ピーク位置Ｏ１を確認する第３ステップ（図６のステップＳ３）と、第１ピーク位置Ｏ１が、原点Ｏと一致しているか否かを判断する第４ステップ（図６のステップＳ３）と、を備えている。 The method also includes a third step (step S3 in FIG. 6) of checking the first peak position O1 where the output of the optical sensor 80 reaches its peak, and a fourth step (step S3 in FIG. 6) of determining whether the first peak position O1 coincides with the origin O.

第４ステップの判断結果が肯定的であれば、つまり、第１ピーク位置Ｏ１が、原点Ｏと一致していれば、補正作業を終了する。 If the judgment result in the fourth step is positive, that is, if the first peak position O1 coincides with the origin O, the correction process is terminated.

第４ステップの判断結果が否定的であれば、つまり、第１ピーク位置Ｏ１が、原点Ｏと一致していなければ、第１ピーク位置Ｏ１と原点Ｏとのずれ量を求めるとともに、原点Ｏの座標と当該ずれ量とに基づいて、レーザ光ＬＢの照射位置ずれを補正するステップをさらに備えている。 If the judgment result of the fourth step is negative, that is, if the first peak position O1 does not coincide with the origin O, the method further includes a step of calculating the amount of deviation between the first peak position O1 and the origin O, and correcting the deviation of the irradiation position of the laser light LB based on the coordinates of the origin O and the amount of deviation.

このようにすることで、特に、温度ドリフトに起因したレーザ光ＬＢの照射位置ずれを簡便に補正することができる。また、レーザ光ＬＢを二次元的に走査しながら、溶接線ＷＬに沿って、ワーク２００の所望の位置に正確に照射することができる。このことにより、溶接不良の発生を低減でき、溶接歩留まりを向上できる。 In this way, it is possible to easily correct the deviation of the irradiation position of the laser light LB, particularly due to temperature drift. In addition, the laser light LB can be scanned two-dimensionally and accurately irradiated to the desired position of the workpiece 200 along the welding line WL. This reduces the occurrence of welding defects and improves the welding yield.

（実施形態２）
図８は、本実施形態に係るレーザ光の照射位置ずれの補正手順のフローチャートを示す。 (Embodiment 2)
FIG. 8 is a flowchart showing a procedure for correcting deviation in the irradiation position of laser light according to this embodiment.

実施形態１では、温度ドリフトに起因したレーザ光ＬＢの照射位置ずれを補正するための装置構成及び補正手順について説明した。 In the first embodiment, the device configuration and correction procedure for correcting the deviation in the irradiation position of the laser light LB caused by temperature drift are described.

一方、前述したように、レーザ光ＬＢの照射位置ずれは、マニピュレータ６０の調整不足、摩耗または経年劣化によっても起こりうる。マニピュレータ６０の調整が不十分な場合、摩耗まあは経年劣化が発生した場合、マニピュレータ６０の先端位置自体が、溶接プログラム等に予め設定されていた位置からずれていることがありうる。この場合、レーザヘッド３０の位置もずれるため、ワーク２００に対して所定の位置にレーザ光ＬＢを照射することができない。 On the other hand, as mentioned above, deviation in the irradiation position of the laser light LB can also occur due to insufficient adjustment, wear, or deterioration over time of the manipulator 60. If the manipulator 60 is insufficiently adjusted, or if wear or deterioration over time occurs, the tip position of the manipulator 60 itself may be deviated from the position that was previously set in the welding program, etc. In this case, the position of the laser head 30 also deviates, making it impossible to irradiate the laser light LB at the specified position on the workpiece 200.

そこで、図８に示す手順でマニピュレータ６０の調整状態を確認し、その結果に基づいてレーザ光ＬＢの照射位置ずれを補正する。以下に詳細を説明する。 Therefore, the adjustment state of the manipulator 60 is checked using the procedure shown in Figure 8, and the deviation in the irradiation position of the laser light LB is corrected based on the result. The details are explained below.

まず、マニピュレータ６０をを移動させて、レーザヘッド３０のレーザ光スキャナ４０を前述の原点Ｏに移動させる（ステップＳ１０）。レーザ光スキャナ４０を動作させて、レーザ光ＬＢを図４に示す破線に沿って走査させながら、原点Ｏの周りに照射する（ステップＳ１１）。さらに、光センサ８０の出力を確認し、出力がピークとなる第１ピーク位置Ｏ１を確認する（ステップＳ１３）。続けて、原点Ｏと第１ピーク位置Ｏ１とのずれ量（第１ずれ量）を取得し、第１ずれ量を記憶部５２に保存する（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１０～Ｓ１３は、図６のステップＳ１～Ｓ３，Ｓ５と同様の処理である。 First, the manipulator 60 is moved to move the laser light scanner 40 of the laser head 30 to the origin O (step S10). The laser light scanner 40 is operated to irradiate the area around the origin O with the laser light LB while scanning along the dashed line shown in FIG. 4 (step S11). Furthermore, the output of the optical sensor 80 is confirmed, and the first peak position O1 where the output is at its peak is confirmed (step S13). Next, the amount of deviation (first deviation) between the origin O and the first peak position O1 is obtained, and the first deviation is stored in the memory unit 52 (step S13). Note that steps S10 to S13 are the same processes as steps S1 to S3 and S5 in FIG. 6.

次に、マニピュレータ６０を移動させて、レーザヘッド３０のレーザ光スキャナ４０を前述の原点Ｏの近傍の所定位置Ｐ（以下、単に位置Ｐという。図４参照）に移動させる（ステップＳ１４）。位置Ｐは、ロボットのティーチングにおいてコントローラ５０に事前に記憶させた位置であり、図４に示す例では、破線で示すレーザ光ＬＢの走査軌跡において、原点ＯからＸ方向及びＹ方向にそれぞれ１区画分ずれている。ただし、原点Ｏを基準とした位置Ｐは特にこれに限定されず、別の位置に設定されてもよい。位置Ｐと原点Ｏとの距離も、予めコントローラ５０に記憶された値である。なお、位置Ｐと原点Ｏとは、ともに前述したＸＹ平面のＸ軸上、もしくはＹ軸上に無いことが望ましい。マニピュレータ６０のメンテナンスを必要とするレーザ光ＬＢの照射位置ずれの補正は、Ｘ軸とＹ軸の両方に存在する可能性があるためである。ステップＳ１４の具体的な内容は、レーザ光スキャナ４０の移動先が別である以外は、ステップＳ１０と同様の処理である。 Next, the manipulator 60 is moved to move the laser light scanner 40 of the laser head 30 to a predetermined position P (hereinafter simply referred to as position P; see FIG. 4) near the origin O described above (step S14). The position P is a position previously stored in the controller 50 during robot teaching, and in the example shown in FIG. 4, the position P is shifted by one section from the origin O in the X and Y directions on the scanning trajectory of the laser light LB shown by the dashed line. However, the position P based on the origin O is not particularly limited to this, and may be set to another position. The distance between the position P and the origin O is also a value previously stored in the controller 50. It is preferable that both the position P and the origin O are not on the X axis or the Y axis of the XY plane described above. This is because the correction of the irradiation position shift of the laser light LB, which requires maintenance of the manipulator 60, may exist on both the X axis and the Y axis. The specific content of step S14 is the same as that of step S10, except that the destination of the laser light scanner 40 is different.

さらに、レーザ光スキャナ４０を動作させて、レーザ光ＬＢを図４に示す破線に沿って走査させながら、位置Ｐの周りに照射する（ステップＳ１５）。光センサ８０の出力を確認し、出力がピークとなる第２ピーク位置Ｏ２を確認する（ステップＳ１６）。続けて、位置Ｐと第２ピーク位置Ｏ２とのずれ量（第２ずれ量）を取得し、第２ずれ量を記憶部５２に保存する（ステップＳ１７）。なお、ステップＳ１５～Ｓ１７は、ステップＳ１１～Ｓ１３と同様の処理である。 Then, the laser light scanner 40 is operated to irradiate the area around position P with the laser light LB while scanning along the dashed line shown in FIG. 4 (step S15). The output of the optical sensor 80 is checked to confirm the second peak position O2 where the output is at its peak (step S16). Next, the amount of deviation (second deviation amount) between position P and second peak position O2 is obtained, and the second deviation amount is stored in the memory unit 52 (step S17). Note that steps S15 to S17 are the same processes as steps S11 to S13.

次に、コントローラ５０の情報処理部５１は、原点Ｏを基準とした第１ピーク位置Ｏ１と位置Ｐを基準とした第２ピーク位置Ｏ２とのずれ量、言い換えると、第１ずれ量と第２ずれ量との差を算出する。さらに、原点Ｏを基準とした第１ピーク位置Ｏ１と位置Ｐを基準とした第２ピーク位置Ｏ２とのずれ量が許容範囲内か否かを判断する（ステップＳ１８）。 Next, the information processing unit 51 of the controller 50 calculates the amount of deviation between the first peak position O1 based on the origin O and the second peak position O2 based on the position P, in other words, the difference between the first deviation and the second deviation. Furthermore, it is determined whether the amount of deviation between the first peak position O1 based on the origin O and the second peak position O2 based on the position P is within an allowable range (step S18).

つまり、ステップＳ１８では、原点Ｏと位置Ｐを基準とした第２ピーク位置Ｏ２とのＸ方向のずれ量をＸｂとし、原点Ｏと位置Ｐを基準とした第２ピーク位置Ｏ２とのＹ方向のずれ量をＹｂとするとき、式（３）、（４）に満たす関係を満足するか否かを判断している。 In other words, in step S18, when the amount of deviation in the X direction between the origin O and the second peak position O2 based on the position P is taken as Xb, and the amount of deviation in the Y direction between the origin O and the second peak position O2 based on the position P is taken as Yb, it is determined whether or not the relationship satisfying formulas (3) and (4) is satisfied.

｜Ｘａ－Ｘｂ｜≦εｘ・・・（３）
｜Ｙａ－Ｙｂ｜≦εｙ・・・（４）
ここで、εｘは、Ｘ方向の差の許容上限、εｙは、Ｙ方向の差の許容上限である。εｘやεｙは、レーザ溶接時に許容される加工公差やマニピュレータ６０の組立許容公差等に応じて、適宜設定される。 |Xa−Xb|≦εx ...(3)
|Ya-Yb|≦εy...(4)
Here, εx is the upper limit of the allowable difference in the X direction, and εy is the upper limit of the allowable difference in the Y direction. εx and εy are appropriately set according to the processing tolerance allowed during laser welding, the assembly tolerance of the manipulator 60, and the like.

ステップＳ１８の判断結果が肯定的であれば、マニピュレータ６０の位置が設定位置からずれていないか、その差が許容範囲内であると判断できる。よって、ステップＳ１９に進む。 If the result of the determination in step S18 is positive, it can be determined that the position of the manipulator 60 has not deviated from the set position, and that the difference is within an acceptable range. Therefore, proceed to step S19.

ステップＳ１９～Ｓ２１は、図６のステップＳ４～Ｓ６と同様の処理であるため、詳細な説明を省略する。つまり、ステップＳ１９の判断結果が肯定的であれば、補正作業を終了する。ステップＳ１９の判断結果が否定的であれば、原点Ｏの座標とステップＳ１４で取得したずれ量に基づいて、走査時の原点位置のずれを補正する（ステップＳ２０）。 Steps S19 to S21 are the same processes as steps S4 to S6 in FIG. 6, and therefore detailed explanations are omitted. In other words, if the determination result of step S19 is positive, the correction work is terminated. If the determination result of step S19 is negative, the deviation of the origin position during scanning is corrected based on the coordinates of the origin O and the deviation amount acquired in step S14 (step S20).

一方、ステップＳ１８の判断結果が否定的であれば、マニピュレータ６０の位置が設定位置からず許容範囲を超えてずれていると判断できる。このため、レーザ溶接装置１００を停止して、マニピュレータ６０をメンテナンスし、位置や姿勢等を再調整する。 On the other hand, if the judgment result in step S18 is negative, it can be determined that the position of the manipulator 60 has deviated from the set position beyond the allowable range. Therefore, the laser welding device 100 is stopped, and the manipulator 60 is maintained and its position, attitude, etc. are readjusted.

その後、ステップＳ１０に戻って、ステップＳ１８の判断結果が肯定的になるまで一連の処理を繰り返し実行する。さらに、ステップＳ１９以降を実行し、走査時の原点位置のずれを補正して、補正作業を終了する。 Then, the process returns to step S10 and repeats the series of processes until the determination result of step S18 becomes positive. Then, steps S19 and onward are executed to correct the deviation of the origin position during scanning, and the correction process is completed.

以上説明したように、本実施形態に係るレーザ溶接装置１００において、第１の処理と第２の処理とがそれぞれ実行される。 As described above, the first process and the second process are each performed in the laser welding device 100 according to this embodiment.

第１の処理では、レーザヘッド３０を貫通孔７２ｂの中心位置、つまり、原点Ｏに移動させ、レーザ光ＬＢを二次元的に走査しながら、原点Ｏの周り（貫通孔７２ｂの周り）にレーザ光ＬＢを照射する（図８のステップＳ１０，Ｓ１１）。 In the first process, the laser head 30 is moved to the center position of the through hole 72b, i.e., the origin O, and the laser light LB is irradiated around the origin O (around the through hole 72b) while scanning two-dimensionally with the laser light LB (steps S10 and S11 in FIG. 8).

第２の処理では、レーザヘッド３０を原点Ｏの近傍の所定位置Ｐに移動させ、レーザ光ＬＢを二次元的に走査しながら、位置Ｐの周り（貫通孔７２ｂの周り）にレーザ光ＬＢを照射する（図８のステップＳ１４，Ｓ１５）。 In the second process, the laser head 30 is moved to a predetermined position P near the origin O, and the laser light LB is irradiated around the position P (around the through hole 72b) while scanning the laser light LB two-dimensionally (steps S14 and S15 in FIG. 8).

第１の処理と第２の処理とが実行された場合、コントローラ５０は、貫通孔７２ｂの中心位置である原点Ｏと第１の処理で光センサ８０の出力がピークとなる第１ピーク位置Ｏ１と第２の処理で光センサ８０の出力がピークとなる第２ピーク位置Ｏ２とに基づいて、レーザ光ＬＢの照射位置ずれを補正するように構成されている。 When the first process and the second process are executed, the controller 50 is configured to correct the deviation in the irradiation position of the laser light LB based on the origin O, which is the center position of the through hole 72b, the first peak position O1 where the output of the optical sensor 80 peaks in the first process, and the second peak position O2 where the output of the optical sensor 80 peaks in the second process.

さらに言うと、第１ピーク位置Ｏ１と第２ピーク位置Ｏ２とのずれ量が所定の許容範囲内であれば、コントローラ５０は、原点Ｏと第１ピーク位置Ｏ１とのずれ量に基づいて、レーザ光ＬＢの走査時の原点位置のずれを補正するように構成されている。 Furthermore, if the amount of deviation between the first peak position O1 and the second peak position O2 is within a predetermined tolerance range, the controller 50 is configured to correct the deviation of the origin position during scanning with the laser light LB based on the amount of deviation between the origin O and the first peak position O1.

また、本実施形態におけるレーザ光ＬＢの照射位置ずれの補正方法は、レーザヘッド３０を原点Ｏへ移動させる第１ステップ（図８のステップＳ１０）を少なくとも備えている。 The method for correcting the deviation in the irradiation position of the laser light LB in this embodiment also includes at least a first step (step S10 in FIG. 8) of moving the laser head 30 to the origin O.

さらに、レーザ光スキャナ４０を動作させて、レーザ光ＬＢを二次元的に走査させながら、原点Ｏの周りに照射する第２ステップ（図８のステップＳ１１）と、光センサ８０の出力がピークとなる第１ピーク位置Ｏ１を確認する第３ステップ（図８のステップＳ１２）と、第１ピーク位置Ｏ１と原点Ｏとのずれ量（第１ずれ量）を求める第４ステップ（図８のステップＳ１３）と、を備えている。 Furthermore, the method includes a second step (step S11 in FIG. 8) of operating the laser light scanner 40 to irradiate the area around the origin O while scanning the laser light LB two-dimensionally, a third step (step S12 in FIG. 8) of confirming the first peak position O1 where the output of the optical sensor 80 reaches its peak, and a fourth step (step S13 in FIG. 8) of determining the amount of deviation (first deviation amount) between the first peak position O1 and the origin O.

さらに、第１ずれ量を求めた後に、レーザヘッド３０を位置Ｐに移動させる第５ステップ（図８のステップＳ１４）と、レーザ光スキャナ４０を動作させて、レーザ光ＬＢを二次元的に走査させながら、位置Ｐの周りに照射する第６ステップ（図８のステップＳ１５）と、を備えている。 Furthermore, after the first deviation amount is calculated, a fifth step (step S14 in FIG. 8) of moving the laser head 30 to position P, and a sixth step (step S15 in FIG. 8) of operating the laser light scanner 40 to irradiate the laser light LB around position P while scanning it two-dimensionally, are included.

第７ステップの後に、光センサ８０の出力がピークとなる第２ピーク位置Ｏ２を確認する第７ステップ（図８のステップＳ１６）と、第２ピーク位置Ｏ２と位置Ｐとのずれ量（第２ずれ量）を求める第８ステップ（図８のステップＳ１７）と、を備えている。 After the seventh step, there is a seventh step (step S16 in FIG. 8) of confirming the second peak position O2 where the output of the optical sensor 80 is at its peak, and an eighth step (step S17 in FIG. 8) of determining the amount of deviation (second deviation amount) between the second peak position O2 and position P.

さらに、第１ずれ量と第２ずれ量との差が許容範囲以内であるか否かを判断する第９ステップ（図８のステップＳ１８）と、を備えている。 Furthermore, a ninth step (step S18 in FIG. 8) is provided for determining whether the difference between the first and second deviation amounts is within an acceptable range.

第９ステップの判断結果が肯定的であれば、つまり、第１ずれ量と第２ずれ量との差が前述の許容範囲内であれば、第１ピーク位置Ｏ１が、原点Ｏと一致しているか否かを判断する第１０ステップ（図８のステップＳ１９）をさらに備えている。 If the result of the determination in the ninth step is positive, that is, if the difference between the first and second deviation amounts is within the aforementioned allowable range, the method further includes a tenth step (step S19 in FIG. 8) of determining whether the first peak position O1 coincides with the origin O.

第１０ステップの判断結果が肯定的であれば、つまり、第１ピーク位置Ｏ１が、原点Ｏと一致していれば、補正作業を終了する。 If the judgment result in step 10 is positive, that is, if the first peak position O1 coincides with the origin O, the correction process is terminated.

第１０ステップの判断結果が否定的であれば、つまり、第１ピーク位置Ｏ１が、原点Ｏと一致していなければ、原点Ｏの座標と第１ずれ量とに基づいて、レーザ光ＬＢの照射位置ずれを補正する（第１１ステップ；図８のステップＳ２０）。 If the judgment result in step 10 is negative, that is, if the first peak position O1 does not coincide with the origin O, the irradiation position deviation of the laser light LB is corrected based on the coordinates of the origin O and the first deviation amount (step 11; step S20 in FIG. 8).

第９ステップの判断結果が否定的であれば、つまり、第１ピーク位置Ｏ１が、原点Ｏと一致していなければ、マニピュレータ６０を調整（図８のステップＳ２１）した後、第１ステップに戻って、第９ステップの判断結果が肯定的になるまで、一連の処理を繰り返し実行する。 If the result of the judgment in the ninth step is negative, that is, if the first peak position O1 does not coincide with the origin O, the manipulator 60 is adjusted (step S21 in FIG. 8), and then the process returns to the first step and the series of processes are repeated until the result of the judgment in the ninth step is positive.

本実施形態によれば、実施形態１に示す構成及び方法が奏するのと同様の効果を奏することができる。つまり、レーザ光ＬＢを二次元的に走査しながら、溶接線ＷＬに沿って、ワーク２００の所望の位置に正確に照射することができる。このことにより、溶接不良の発生を低減でき、溶接歩留まりを向上できる。 According to this embodiment, it is possible to achieve the same effects as those achieved by the configuration and method shown in the first embodiment. In other words, it is possible to accurately irradiate the desired position of the workpiece 200 along the welding line WL while scanning the laser light LB two-dimensionally. This makes it possible to reduce the occurrence of welding defects and improve the welding yield.

また、本実施形態によれば、レーザ光ＬＢの照射位置ずれ、この場合は、走査時の原点位置のずれが、マニピュレータ６０の調整不足によるものか温度ドリフトによるものかを分離して判断できる。また、それぞれの要因で照射位置ずれが起こっている場合に、マニピュレータ６０のメンテナンスや実施形態１に示した補正手順を実行することで、照射位置ずれを解消できる。このことにより、ワーク２００に対して、レーザ光ＬＢを二次元的に走査しながら、所定の溶接線WLに沿って照射でき、溶接不良の発生を抑制できる。また、マニピュレータ６０の定期点検やメンテナンスの頻度を不必要に高める必要がなくなり、装置のダウンタイムを低減できる。このため、溶接工程のコスト増加を抑制できる。 In addition, according to this embodiment, it is possible to determine whether the deviation in the irradiation position of the laser light LB, in this case the deviation in the origin position during scanning, is due to insufficient adjustment of the manipulator 60 or temperature drift. If the deviation in the irradiation position occurs due to each of these factors, the deviation in the irradiation position can be eliminated by performing maintenance on the manipulator 60 or the correction procedure shown in embodiment 1. This allows the laser light LB to be irradiated along the specified welding line WL while scanning the workpiece 200 two-dimensionally, thereby suppressing the occurrence of welding defects. In addition, there is no need to unnecessarily increase the frequency of regular inspections and maintenance of the manipulator 60, and the downtime of the device can be reduced. This makes it possible to suppress increases in the cost of the welding process.

なお、図８に示すステップＳ１９～Ｓ２１において、位置Ｐと第２ピーク位置Ｏ２とが一致しているかを判断し、一致していなければ、位置Ｐの座標とステップＳ１７で取得したずれ量に基づいて、走査時の原点位置のずれを補正してもよい。 In steps S19 to S21 shown in FIG. 8, it is determined whether position P and the second peak position O2 coincide with each other, and if they do not coincide with each other, the deviation of the origin position during scanning may be corrected based on the coordinates of position P and the deviation amount obtained in step S17.

つまり、本実施形態のレーザ溶接装置１００は、原点Ｏと第１ピーク位置Ｏ１とのずれ量、または、位置Ｐと第２ピーク位置Ｏ２とのずれ量のいずれかに基づいて、レーザ光ＬＢの走査時の原点位置のずれを補正するように構成されている。 In other words, the laser welding device 100 of this embodiment is configured to correct the deviation of the origin position during scanning with the laser light LB based on either the deviation between the origin O and the first peak position O1 or the deviation between the position P and the second peak position O2.

また、本実施形態のレーザ光ＬＢの照射位置ずれの補正方法は、第１０ステップ（図８のステップＳ１９）において、第２ピーク位置Ｏ２が、位置Ｐと一致しているか否かを判断し、第１０ステップの判断結果が否定的であれば、つまり、第２ピーク位置Ｏ２が、位置Ｐと一致していなければ、位置Ｐの座標と第２ずれ量とに基づいて、レーザ光ＬＢの照射位置ずれを補正（第１１ステップ；図８のステップＳ２０）してもよい。 In addition, in the method of correcting the irradiation position deviation of the laser light LB in this embodiment, in a 10th step (step S19 in FIG. 8), it is determined whether the second peak position O2 coincides with the position P, and if the determination result in the 10th step is negative, that is, if the second peak position O2 does not coincide with the position P, the irradiation position deviation of the laser light LB may be corrected based on the coordinates of the position P and the second deviation amount (11th step; step S20 in FIG. 8).

本開示のレーザ溶接装置は、簡便な構成で、レーザ光の照射位置ずれ、特に、レーザ光の走査時の原点位置のずれを補正でき、有用である。 The laser welding device disclosed herein is useful because it has a simple configuration and can correct deviations in the irradiation position of the laser light, in particular deviations in the origin position when scanning with the laser light.

１０レーザ発振器
２０光ファイバ
３０レーザヘッド
３１筐体
３２コリメーションレンズ
３３反射ミラー
３４集光レンズ
４０レーザ光スキャナ
４１第１ガルバノミラー
４１ａ第１ミラー
４１ｂ第１回転軸
４１ｃ第１駆動部
４２第２ガルバノミラー
４２ａ第２ミラー
４２ｂ第２回転軸
４２ｃ第２駆動部
５０コントローラ
６０マニピュレータ
７０ステージ
７１本体部
７２補正部
７２ａ遮蔽部
７２ｂ貫通孔
８０光センサ
１００レーザ溶接装置
２００ワーク 10 Laser oscillator 20 Optical fiber 30 Laser head 31 Housing 32 Collimation lens 33 Reflection mirror 34 Condenser lens 40 Laser light scanner 41 First galvanometer mirror 41a First mirror 41b First rotation shaft 41c First drive unit 42 Second galvanometer mirror 42a Second mirror 42b Second rotation shaft 42c Second drive unit 50 Controller 60 Manipulator 70 Stage 71 Main body 72 Correction unit 72a Shielding unit 72b Through hole 80 Optical sensor 100 Laser welding device 200 Workpiece

Claims

A laser oscillator that generates a laser beam;
a laser head that receives the laser light and irradiates it toward a workpiece;
A controller for controlling at least the operation of the laser head;
A stage on which the workpiece is placed;
the laser head has a laser beam scanner configured to scan the laser beam in a first direction and a second direction intersecting the first direction,
The controller drives and controls the laser beam scanner so as to two-dimensionally scan the laser beam while causing the laser beam to travel along a weld line;
The stage has a correction unit,
the correction unit has a shielding portion and a through hole penetrating the shielding portion in a thickness direction,
An optical sensor is disposed so as to cover one end of the through hole,
When the laser light is irradiated around the through hole while scanning the laser light two-dimensionally by the laser light scanner,
The laser welding device is characterized in that the controller is configured to correct a deviation in the irradiation position of the laser light based on a center position of the through hole and a first peak position where the output of the optical sensor reaches a peak.

2. The laser welding apparatus according to claim 1,
The laser welding device is characterized in that the controller is configured to correct a deviation of an origin position during scanning of the laser light based on an amount of deviation between a center position of the through hole and the first peak position.

3. The laser welding apparatus according to claim 1,
the laser oscillator and the laser head are connected by an optical fiber;
A laser welding device, characterized in that the laser light is transmitted from the laser oscillator to the laser head through the optical fiber.

4. The laser welding apparatus according to claim 1,
The laser welding apparatus is characterized in that the laser light scanner is composed of a first galvanometer mirror that scans the laser light in the first direction, and a second galvanometer mirror that scans the laser light in a second direction intersecting the first direction.

5. The laser welding apparatus according to claim 1,
The laser head further includes a focal position adjustment mechanism,
The laser welding apparatus according to claim 1, wherein the focal position adjustment mechanism is configured to change the focal position of the laser light along a direction intersecting with a surface of the workpiece.

6. The laser welding apparatus according to claim 1,
a manipulator to which the laser head is attached;
The controller controls the operation of the manipulator;
The laser welding apparatus is characterized in that the manipulator moves the laser head in a predetermined direction relative to the surface of the workpiece.

7. The laser welding apparatus according to claim 6,
a first process of moving the laser head to a center position of the through hole and irradiating the laser light around the through hole while two-dimensionally scanning the laser light;
a second process of moving the laser head to a predetermined position in the vicinity of a center position of the through hole, and irradiating the laser light around the through hole while two-dimensionally scanning the laser light, when the second process is executed,
the controller is configured to correct a misalignment of the laser beam irradiation position based on a center position of the through hole, a first peak position where the output of the optical sensor peaks in the first processing, and a second peak position where the output of the optical sensor peaks in the second processing.

8. The laser welding apparatus according to claim 7,
If the amount of deviation between the first peak position and the second peak position is within a predetermined allowable range,
The laser welding device is characterized in that the controller is configured to correct a deviation of the origin position during scanning of the laser light based on either the amount of deviation between the center position of the through hole and the first peak position, or the amount of deviation between the specified position and the second peak position.

A method for correcting a deviation in a laser beam irradiation position using the laser welding apparatus according to any one of claims 1 to 8, comprising the steps of:
moving the laser head to a center position of the through hole;
a step of operating the laser beam scanner to two-dimensionally scan the laser beam around a central position of the through hole;
confirming a first peak position where the output of the optical sensor becomes a peak;
determining whether the first peak position coincides with a center position of the through hole;
If the first peak position coincides with the center position of the through hole, the correction process is terminated.
a step of correcting the deviation of the irradiation position of the laser light, the step of: if the first peak position does not coincide with the center position of the through hole, calculating the amount of deviation between the first peak position and the center position of the through hole, and correcting the deviation of the irradiation position of the laser light based on the coordinates of the center position of the through hole and the amount of deviation.

A method for correcting a deviation in a laser beam irradiation position using the laser welding apparatus according to any one of claims 6 to 8, comprising the steps of:
a first step of moving the laser head to a center position of the through hole;
a second step of operating the laser beam scanner to irradiate the laser beam around a central position of the through hole while scanning the laser beam two-dimensionally;
a third step of confirming a first peak position where the output of the optical sensor becomes a peak;
a fourth step of determining a deviation between the first peak position and a center position of the through hole;
a fifth step of moving the laser head to a predetermined position near the center position of the through hole after determining the amount of deviation between the first peak position and the center position of the through hole;
a sixth step of operating the laser light scanner to irradiate the laser light around the predetermined position while scanning the laser light two-dimensionally;
a seventh step of confirming a second peak position where the output of the optical sensor becomes a peak after the sixth step;
an eighth step of determining a deviation amount between the second peak position and the predetermined position;
and a ninth step of determining whether or not a difference between a first deviation amount, which is a deviation amount between the first peak position and a center position of the through hole, and a second deviation amount, which is a deviation amount between the second peak position and the predetermined position, is within an allowable range,
and a tenth step of determining whether or not the first peak position coincides with a center position of the through hole if the determination result of the ninth step is positive,
If the result of the determination in the tenth step is positive, the correction process is terminated;
If the determination result of the tenth step is negative, an eleventh step of correcting a deviation of the irradiation position of the laser light based on a coordinate of a center position of the through hole and the first deviation amount is further provided;
If the result of the judgment in the ninth step is negative,
A method for correcting deviation in irradiation position of laser light, comprising the steps of: after adjusting the manipulator, returning to the first step and repeatedly executing a series of processes until the judgment result of the ninth step becomes positive.

11. The method for correcting deviation of a laser beam irradiation position according to claim 10,
In the tenth step, it is determined whether the second peak position coincides with the predetermined position,
a second deviation amount that is greater than the first deviation amount and is greater than the second deviation amount;