[发明专利]激光焊接装置及激光焊接方法

说明书

本发明涉及一种激光焊接装置及激光焊接方法。本发明的激光焊接装置具备：激光输出单元，其向被焊接件照射激光；测量光光源，其输出具有与激光不同的波长的测量光，在输出时使测量光的波长周期性地变化；光学部件，其使激光与来自测量光光源的测量光重合于同轴，利用激光对形成于被焊接件的焊接部进行照射；以及光学干涉仪，其基于因由焊接部反射的测量光与参考光的光程差而产生的干涉，来测量焊接部的小孔深度，测量光光源的光频的扫描速度的平均值为2000PHz/秒以上。

技术领域

本发明涉及在使用激光来焊接时对焊接部的质量进行评价的激光焊接装置及激光焊接方法。

背景技术

作为以往的焊接装置，存在通过直接测量在焊接中产生的小孔的深度，来对焊接部进行评价的激光焊接装置。

具体而言，如图6所示，对于激光焊接装置100，在焊接过程中，焊接用的激光从激光振荡器102输出，经由焊接头103照射到被焊接件104的焊接部105。被照射激光的焊接部105从上部开始熔融、蒸发，由此形成：焊接部105的金属材料熔融而产生的熔池106、和通过蒸发的金属的压力而产生的空洞即小孔107。

在该焊接过程中，测量光光源108连续地输出波长与焊接用的激光不同的测量光。测量光光源108使输出的测量光的波长周期性地变化。测量光经由光学干涉仪109、光纤110，传输至焊接头103，通过分光镜111而与焊接用的激光重合于同心、同轴上，并照射到焊接部105的小孔107。

由小孔107反射后的测量光经由光纤110再次输入至光学干涉仪109。在光学干涉仪109中，通过了参考光程112的光与由小孔107反射后的测量光耦合而成为干涉光。由检测器113将干涉光转换为表示强度的信号。

计算机114基于由检测器113转换后的信号，利用扫频光学相干层析成像(SS-OCT：Swept Source Optical Coherence Tomography)的原理，求得测量光在小孔107中所反射的位置。由此，能够测量焊接过程中的小孔深度。由于小孔107的深度与焊接的焊透深度相关，因此激光焊接装置100能够基于该深度的测量结果来进行焊接的良好与否的判定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5252026号公报

发明要解决的问题

然而，在上述以往的结构中有以下问题：在熔池106或小孔107的振动较大、或飞溅横穿测量光的频度较高的情况下，噪声因这些影响而变大，无法进行稳定的测量。

图7是利用光频的变化速度(扫描速度)为约50P(拍，peta)Hz/秒的测量光光源108测量出的结果。在图7中，横轴是时间，纵轴表示反射信号的深度，明亮的点表示反射信号的强度，焊接中在四个阶段中将输出逐渐降低。由图7可知，在深度方向上产生较大的噪声，对于以往的结构，无法以足够的精度进行测量。

发明内容

本发明是解决上述以往的问题的发明，其目的在于，提供即使存在焊接池或小孔的振动、或飞溅等，也能够稳定地测量小孔深度的激光焊接装置及方法。

解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明的激光焊接装置具备：激光输出单元，其向被焊接件照射激光；测量光光源，其输出具有与所述激光不同的波长的测量光，在进行输出时使所述测量光的波长周期性地变化；光学部件，其使所述激光与来自所述测量光光源的所述测量光重合于同轴，利用所述激光对形成于所述被焊接件的焊接部进行照射；以及光学干涉仪，其基于因由所述焊接部反射的所述测量光与参考光的光程差而产生的干涉，来测量所述焊接部的小孔深度，所述测量光光源的光频的扫描速度的平均值为2000PHz/秒以上。