护气体供应单元15以增加从喷嘴16供应的氧气的流量(步骤S14)。具体地，在图9中所示的时刻tl2处，光强度的变化率等于或小于阈值“C”，这表示大大减小了从焊接部分35发射的等离子光22的光强度。这假设是由于氧气不足(即，氧气按体积的百分比相对于惰性气体的减小)引起的。因此，气体馈送量控制单元14控制保护气体供应单元15以增加从喷嘴17供应的惰性气体的流量。通过以这种方式增加氧气的流量，可以形成具有葡萄酒杯形状的截面的焊珠。这使得可以抑制熔池的表面的宽度的减小以及将金属板接合在一起的部分的宽度的过度减小。
[0050]此后，光强度测量单元12再次测量从焊接部分35发射的等离子光22的光强度(步骤S15)。接着，变化率计算单元13计算由光强度测量单元12测量的光强度的变化率(步骤S16) ο
[0051]然后，气体馈送量控制单元14确定由变化率计算单元13计算的光强度的变化率是否等于或大于预定阈值“d” (第四阈值:d>0)(步骤S17)。当由变化率计算单元13计算的光强度的变化率小于阈值“d”时(步骤S17:否)，气体馈送量控制单元14增加供应到焊接部分35的氧气的流量(步骤S14)，并且重复步骤S15至S17的操作。这种情况表示氧气的流量仍不足，即使增加了氧气的流量。
[0052]另一方面，当由变化率计算单元13计算的光强度的变化率等于或大于阈值“d”时(步骤S17:是)，气体馈送量控制单元14维持当前从喷嘴17供应的氧气的流量(步骤S18)。具体地，在图9中所示的时刻tl3处，当光强度的变化率等于或大于阈值“d”时，氧气的流量增加，并且等离子光22的光强度增加。这表示从焊接部分35发射的等离子光22的光强度已经返回到稳定状态。因此，气体馈送量控制单元14在该时刻维持氧气的流量。因此，可以以适当状态维持保护气体的供应状态。
[0053]此后，通过重复步骤Sll至S18的操作，可以执行反馈控制，使得在实时监控保护气体的供应状态的同时可以以适当的馈送量供应保护气体。
[0054]如果即使在重复步骤S14至S17的操作之后，光强度的变化率没有变得等于或大于阈值“d”，则应当认为，激光焊接装置失灵。在这种情况下，停止激光焊接操作。
[0055]可以通过与上述设定阈值“a”和“b”的方法类似的方法设定阈值“c”和“d”。例如，在使用三倍于标准偏差σ的值设定阈值的情况下，阈值“c”由μ-3。表示，阈值“d”由μ+3σ表示。上面仅作为示例描述了设定阈值“c”和“d”的方法。在根据该示例实施方式的激光焊接装置中，可以通过与上述方法不同的方法设定阈值“c”和“d”。
[0056]正如“【背景技术】”部分中描述的，在激光焊接装置中，在将保护气体供应到焊接部分的同时，通过将激光束照射到焊接部分上来执行焊接，待形成的焊珠的截面形状根据供应到焊接部分的保护气体而变化。例如，当使用惰性气体作为保护气体时，焊珠具有葡萄酒杯形状的截面(参见图2)。当使用惰性气体和氧气的混合气体作为保护气体时，焊珠具有平底杯形状的截面(参见图3)。
[0057]在如上所述将保护气体供应到焊接部分的同时执行焊接的情况下，可以通过控制保护气体的类型或其馈送量来调整待形成的焊珠的截面形状。然而，如果保护气体的馈送量在焊接期间变化，则在焊接部分处发生待形成的焊珠的截面形状的变化，这引起发生焊接故障的问题。
[0058]为了解决上述问题，在根据该示例实施方式的激光焊接装置I中，由光强度测量单元12测量从焊接部分35发射的等离子光的光强度；由变化率计算单元13计算测量的光强度的变化率；以及根据光强度的变化率来控制供应到焊接部分的保护气体的流量。因此，可以执行反馈控制，使得在实时监控保护气体的供应状态的同时，可以以适当的馈送量供应保护气体。因此，可以抑制保护气体的馈送量的变化，并且可以抑制在焊接部分处发生待形成的焊珠的截面形状变化。
[0059]特别地，在根据该示例实施方式的激光焊接装置I中，通过使用光强度的变化率来确定保护气体的馈送量是否适当。因此，在反馈控制期间可以增加响应速度。具体地，在通过使用等离子光的光强度确定保护气体的馈送量是否适当的情况下，保护气体的馈送量仅在光强度减小之后被确定不适当。在这种情况下，在光强度减小之前的长时间内焊接失败持续，这导致焊接质量的变差。另一方面，在通过使用光强度的变化率确定保护气体的馈送量是否适当的情况下，可以立即识别光强度的减小的迹象。因此，可以执行反馈控制，使得可以以适当的馈送量供应保护气体，而无需等待光强度的减小。因此，可以减少焊接失败的发生并且可以提高焊接质量。
[0060]根据上述本发明的示例实施方式的发明可以提供能够抑制发生待形成的焊珠的截面形状变化的激光焊接装置和激光焊接方法。
[0061]根据所描述的发明，本发明的实施方式显然可以以许多方式变型。这样的变型不被认为脱离本发明的精神和范围，对于本领域技术人员而言明显的所有的这样的修改应涵盖于所附权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种通过将激光束照射到焊接部分上来执行焊接的激光焊接装置，所述激光焊接装置包括: 保护气体供应单元，其将保护气体供应到所述焊接部分； 气体馈送量控制单元，其控制从所述保护气体供应单元供应的保护气体的流量； 光强度测量单元，其测量从所述焊接部分发射的等离子光的光强度；以及 变化率计算单元，其计算由所述光强度测量单元测量的光强度的变化率， 其中，所述气体馈送量控制单元根据所计算的光强度的变化率来控制供应到所述焊接部分的保护气体的流量。2.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其中，当所述光强度的变化率等于或大于第一阈值时，所述气体馈送量控制单元增加所述保护气体中包括的惰性气体的流量，其中所述第一阈值是大于O的值。3.根据权利要求2所述的激光焊接装置，其中，在增加所述惰性气体的流量之后，当所述光强度的变化率等于或小于第二阈值时，所述气体馈送量控制单元维持所述惰性气体的流量，其中所述第二阈值是小于O的值。4.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其中，当所述光强度的变化率等于或小于第三阈值时，所述气体馈送量控制单元增加所述保护气体中包括的氧气的流量，其中所述第三阈值是小于O的值。5.根据权利要求4所述的激光焊接装置，其中，在增加所述氧气的流量之后，当所述光强度的变化率等于或大于第四阈值时，所述气体馈送量控制单元维持所述氧气的流量，其中所述第四阈值是大于O的值。6.一种在将保护气体供应到焊接部分的同时通过将激光束照射到所述焊接部分上来执行焊接的激光焊接方法，所述激光焊接方法包括: 测量从所述焊接部分发射的等离子光的光强度； 计算所测量的光强度的变化率；以及 根据所计算的光强度的变化率来控制供应到所述焊接部分的保护气体的流量。
【专利摘要】本公开涉及激光焊接装置和激光焊接方法。根据本公开的激光焊接装置通过将激光束照射到焊接部分上执行焊接，该激光焊接装置包括：保护气体供应单元，其将保护气体供应到焊接部分；气体馈送量控制单元，其控制保护气体的流量；光强度测量单元，其测量从焊接部分发射的等离子光的光强度；以及变化率计算单元，其计算由光强度测量单元测量的光强度的变化率。气体馈送量控制单元根据所计算的光强度的变化率来控制供应到焊接部分的保护气体的流量。
【IPC分类】B23K26/70, B23K26/21, B23K101/18, B23K26/32, B23K26/14, B23K26/12
【公开号】CN105598586
【申请号】CN201510771703
【发明人】小林裕臣, 内田圭亮, 渡边谅, 田中悠人
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年11月12日
【公告号】DE102015119566A1, US20160136755