ErfindungsgebietTHE iNVENTION field
Hier beschriebene Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf ein Schweißverfahren und eine Schweißvorrichtung.Embodiments described herein generally relate to a welding method and apparatus.
Hintergrundbackground
Beim Laserschweißen wird im Allgemeinen ein stabiles Schweißen durchgeführt, wenn ein Abstand einer Nut 0,2 mm oder weniger ist. Wenn der Abstand der Nut 0,2 mm übersteigt ist es notwendig, Schweißdraht zuzuführen, eine Kombination mit Bogenschweißen vorzunehmen und ähnliches. Es war bekannt, eine dicke Verbindungsausbildung (Thick Joint Formation) durchzuführen, indem ein Schweißdraht zugeführt wird (siehe beispielsweise Proceedings of the 63rd Laser Materials Processing Conference (Mai 2005) „Application of high-power solid-state laser processing in heavy industry field” ). Des Weiteren ist ein Bogenschweißen, ein MIG-Schweißen (Metal-Inertgas-Schweißen) ein TIG-Schweißen (Tungsten-Inertgas-Schweißen) und ähnliches bekannt.In laser welding, stable welding is generally performed when a pitch of a groove is 0.2 mm or less. When the distance of the groove exceeds 0.2 mm, it is necessary to supply welding wire, combine with arc welding, and the like. It has been known to perform a thick joint formation by feeding a welding wire (see, for example, US Pat Proceedings of the 63rd Laser Materials Processing Conference (May 2005) "Application of high-power solid state laser processing in the heavy industry field" ). Further, arc welding, MIG welding (metal inert gas welding), TIG welding (tungsten inert gas welding), and the like are known.
Laserschweißen ermöglicht es, ein Schweißobjekt in einer hohen Geschwindigkeit augenblicklich zu schmelzen und schweißen, da die Energiedichte des Laserstrahls hoch ist. Des Weiteren ist im Zusammenhang mit dem Laserschweißen nur Eintrag klein und der Wärmeeinfluss und Schweißstörungen auf/in einem Randabschnitt sind ebenfalls klein, da die Energiedichte des Laserstrahls hoch ist. Wenn jedoch in der Nähe einer Schweißlinie eine andere Schweißlinie existiert, wird auch beim Laserschweißen in einigen Fällen zur Zeit des Schweißens der ersten Schweißlinie eine Form einer Nute der zweiten Schweißlinie durch Wärme verformt. Ein solches Problem taucht in einer Kühlstruktur auf, in der ein supraleitender Draht aufgenommen ist, um beispielsweise eine supraleitende Spule zu bilden.Laser welding makes it possible to instantaneously melt and weld a welding object at a high speed, since the energy density of the laser beam is high. Furthermore, in the context of laser welding, only entry is small, and the influence of heat and welding noise on / in an edge portion are also small because the energy density of the laser beam is high. However, if another welding line exists near a welding line, even in the case of laser welding, in some cases at the time of welding the first welding line, a shape of a groove of the second welding line is thermally deformed. Such a problem arises in a cooling structure in which a superconducting wire is accommodated to form, for example, a superconducting coil.
10 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Kühlstruktur zeigt, die noch nicht verschweißt ist. 10 FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a cooling structure that is not yet welded. FIG.
Eine Kühlstruktur 100 enthält gemäß diesem Beispiel einen Plattenkörper 111 und eine Mehrzahl von Deckelkörpern 112. Der Plattenkörper 111 enthält eine Mehrzahl von Nutabschnitten 113, die parallel eingeordnet sind, und Wandabschnitte 114, die jeweils zwischen diesen Nutabschnitten 113 angeordnet sind. Supraleitende Drähte und ähnliches werden in den Nutabschnitten 113 aufgenommen. Der Wandabschnitt 114 enthält einen hervorspringenden Abschnitt 115, der in der dicken Richtung dünn ist und der an dessen oberen Abschnitt angeordnet ist, flache Abschnitte 116, die an beiden Seiten des hervorspringenden Abschnitts 115 vorgesehen sind. Der Deckelkörper 112 hat somit die beiden Endabschnitte durch die flachen Abschnitte 116 getragen und ist angeordnet, um den Nutabschnitt 113 zu bedecken.A cooling structure 100 contains a plate body according to this example 111 and a plurality of lid bodies 112 , The plate body 111 contains a plurality of groove sections 113 which are arranged in parallel, and wall sections 114 , each between these groove sections 113 are arranged. Superconducting wires and the like are in the groove portions 113 added. The wall section 114 contains a protruding section 115 which is thin in the thick direction and located at the upper portion thereof, flat portions 116 on both sides of the projecting section 115 are provided. The lid body 112 thus has the two end sections through the flat sections 116 supported and is arranged to the groove portion 113 to cover.
Entlang einer Seite des Deckelkörpers 112 (zwischen dem hervorspringenden Abschnitt 115 und dem Deckelabschnitt 112) ist eine Schweißlinie 117 angeordnet, wo das Schweißen durchgeführt wird. Die Schweißlinie 117 ist ein virtuelles Liniensegment, wo das Schweißen geplant ist, und entspricht einem zu schweißenden Abschnitt, der durch Schweißen gebildet wird. Ein Abstand zwischen den zwei Schweißlinien 117, die an beiden Seiten des hervorspringenden Abschnitts 115 vorgesehen sind, ist gemäß diesem Beispiel nicht kleiner als 2 mm und nicht mehr als 10 mm.Along one side of the lid body 112 (between the protruding section 115 and the lid portion 112 ) is a welding line 117 arranged where the welding is performed. The welding line 117 is a virtual line segment where welding is planned, and corresponds to a portion to be welded formed by welding. A distance between the two welding lines 117 on both sides of the projecting section 115 are provided, according to this example, not smaller than 2 mm and not more than 10 mm.
Das Schweißen der Kühlstruktur 100 wird zum Beispiel wie folgt durchgeführt. Zunächst, wie es in 11 gezeigt ist, wird die Emission eines Laserstrahls auf der gesamten Schweißlinie 117, die an einer Seite der Oberflächenseite des hervorspringenden Abschnitts 115 angeordnet ist, von einem Endabschnitt zu dem anderen Endabschnitt in einer Schweißrichtung durchgeführt, und ein geschweißter Abschnitt 118 wird gebildet. Anschließend wird die Einstrahlemission des Laserstrahls auch an der gesamten Schweißlinie 117, die an der anderen Seite der Oberflächenseite des hervorspringenden Abschnitts 115 angeordnet ist, von einem Endabschnitt bis zu dem anderen Endabschnitt in einer Schweißrichtung durchgeführt, und ein geschweißter Abschnitt 118 wird gebildet, der nicht gezeigt ist.The welding of the cooling structure 100 is performed as follows, for example. First, as it is in 11 is shown, the emission of a laser beam on the entire weld line 117 on one side of the surface side of the projecting portion 115 is arranged, performed from an end portion to the other end portion in a welding direction, and a welded portion 118 gets formed. Subsequently, the Einstrahlemission of the laser beam is also on the entire weld line 117 at the other side of the surface side of the projecting portion 115 is arranged, performed from an end portion to the other end portion in a welding direction, and a welded portion 118 is formed, which is not shown.
Zu dieser Zeit, wenn der Abstand zwischen den beiden Schweißlinien 117 eng ist, wird zur Zeit des Schweißens der ersten Schweißlinie 117 eine Nut der nächsten Schweißlinie 117 verformt, so dass sie einen geweiteten Abstand hat. Wenn der Abstand der Nut geweitet ist, reicht die Emission des Laserstrahls nicht aus, und das Schweißen wird bei der Durchführung schwierig, so dass ein Schweißdraht oder ähnliches erforderlich wird. Des Weiteren, wenn der Abstand der Nut geweitet ist, neigt sich der Deckelkörper 112 in einer solchen Art, dass seine seitliche Oberfläche auf der Seite entgegengesetzt zu der seitlichen Oberfläche, die die Nut bildet, angehoben wird, und das Schweißen wird durchgeführt. Wenn der Deckelkörper 112 geneigt ist, wird die Luftdichtheit vermindert, und es entsteht ein Risiko, dass die Kühleffizienz absinkt.At this time, when the distance between the two welding lines 117 is tight, at the time of welding the first weld line 117 a groove of the next welding line 117 deformed so that it has a widened distance. When the pitch of the groove is widened, the emission of the laser beam is insufficient, and the welding becomes difficult to perform, so that a welding wire or the like becomes necessary. Furthermore, when the distance of the groove is widened, the lid body inclines 112 in such a manner that its lateral surface is raised on the side opposite to the lateral surface forming the groove, and the welding is performed. When the lid body 112 is tilted, the airtightness is reduced, and there is a risk that the cooling efficiency decreases.
Des Weiteren, wenn eine Mehrzahl von Schweißlinien 117 existieren, wird eine große Zeit benötigt, wenn die Schweißlinien 117 einzeln geschweißt werden, so dass ein Verfahren, das in der Lage ist, das Schweißen effizient durchzuführen, erforderlich ist. Des Weiteren ist es auch erforderlich, dass die Struktur der Schweißvorrichtung nicht kompliziert ist, und dass der Preis der Schweißvorrichtung nicht hoch ist.Furthermore, if a plurality of welding lines 117 exist, a big time is needed when the weld lines 117 are individually welded, so that a method that is able to perform the welding efficiently is required. Furthermore, it is also necessary that the structure of the welding device is not complicated, and that the price of the welding device is not high.
ZusammenfassungSummary
Eine Aufgabe, die durch die Erfindung zu lösen ist, ist es, ein Schweißverfahren für eine Mehrzahl von Schweißlinien in geeigneter und effizienter Art und eine entsprechende Schweißvorrichtung bereit zu stellen.An object to be solved by the invention is to provide a welding method for a plurality of welding lines in a suitable and efficient manner and a corresponding welding device.
Ein Schweißverfahren, das in einer Ausführungsform wiedergegeben ist, umfasst das vorbereiten eines Schweißobjekts einschließlich einer ersten und einer zweiten Schweißlinie, die Seite an Seite angeordnet sind, und das Bewegen einer Einstrahlposition eines Laserstrahls entlang der Schweißlinien, während die Einstrahlposition in einer Richtung unterschiedlich von einer Richtung der Schweißlinien pendelt, umso abwechselnd die Schweißlinien mit dem Laserstrahl zu bestrahlen.A welding method reproduced in an embodiment includes preparing a welding object including first and second welding lines arranged side by side, and moving an irradiation position of a laser beam along the welding lines while the irradiation position is different from one direction Swings towards the welding lines, so as to alternately irradiate the weld lines with the laser beam.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Kühlstruktur zeigt, die ein Schweißobjekt einer Ausführungsform ist; 1 FIG. 10 is a cross-sectional view showing a cooling structure that is a welding object of an embodiment; FIG.
2 ist eine Ansicht, die verwendet wird, um ein Schweißverfahren bei der Ausführungsform zu erläutern; 2 Fig. 13 is a view used to explain a welding method in the embodiment;
3 ist eine Ansicht, die verwendet wird, um das Schweißverfahren bei der Ausführungsform zu erläutern; 3 Fig. 13 is a view used to explain the welding method in the embodiment;
4 ist eine typische Aufsicht, die ein Emissionsmuster eines Laserstrahls bei der Ausführungsform zeigt; 4 Fig. 12 is a typical plan view showing an emission pattern of a laser beam in the embodiment;
5 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Zeit und der Laserleistung bei der Ausführungsform zeigt; 5 Fig. 12 is a view showing a relationship between the time and the laser power in the embodiment;
6 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Breite einer Schweißlinie und einer Drahtzufuhrrate bei der Ausführungsform zeigt; 6 Fig. 12 is a view showing a relationship between a width of a welding line and a wire feeding rate in the embodiment;
7 ist eine Ansicht, die eine Schweißvorrichtung einer Ausführungsform verdeutlicht; 7 Fig. 13 is a view illustrating a welding apparatus of an embodiment;
8 ist ein Blockdiagramm, das ein Steuersystem der Ausführungsform zeigt; 8th Fig. 10 is a block diagram showing a control system of the embodiment;
9 ist eine Ansicht, die verwendet wird, um ein Schweißverfahren bei einem geschweißten Balg bei der Ausführungsform zu erläutern; 9 Fig. 13 is a view used to explain a welding method in a welded bellows in the embodiment;
10 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Kühlstruktur zeigt; und 10 Fig. 10 is a cross-sectional view showing an example of a cooling structure; and
11 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Kühlstruktur zeigt, die in einem herkömmlichen Schweißverfahren geschweißt wurde. 11 FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a cooling structure welded in a conventional welding process. FIG.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung erläutert.Embodiments of the invention will be explained below.
Das Schweißverfahren der Ausführungsform bezieht sich auf ein Verfahren des Laserschweißens mit einer Mehrzahl von Schweißlinien. In dem Verfahren der Ausführungsform schwingt ein Laserstrahl in einer Richtung senkrecht zu einer Schweißrichtung, wobei der Laserstrahl auf die jeweiligen Schweißlinien gestrahlt bzw. emittiert wird, und wobei die jeweiligen Schweißlinien wiederholt mit dem Laserstrahl bestrahlt werden.The welding method of the embodiment relates to a method of laser welding with a plurality of welding lines. In the method of the embodiment, a laser beam vibrates in a direction perpendicular to a welding direction, the laser beam being irradiated to the respective welding lines, and the respective welding lines repeatedly irradiated with the laser beam.
Das Schwingen des Laserstrahls macht es möglich, die Mehrzahl der Schweißlinien mit einem einzelnen Laserstrahl zu schweißen, die Schweißeffizienz zu verbessern und die Struktur der Schweißvorrichtung zu vereinfachen. Des Weiteren wird der Laserstrahl auf die jeweiligen Schweißlinien der Reihe nach emittiert, und die jeweiligen Schweißlinien werden wiederholt mit dem Laserstrahl bestrahlt, wodurch es möglich wird, die jeweiligen Schweißlinien gleichzeitig in der Schweißrichtung zu schweißen, und auch in dem Fall, in dem ein Abstand zwischen den Schweißlinien klein ist, kann eine Verformung einer Nut vermieden werden. Daher ist es beispielsweise in dem Fall, in dem eine Kühlstruktur mit einer Mehrzahl von Deckelkörpern zu schweißen ist, möglich, das Neigen des Deckelkörpers und ähnliches zu vermeiden, und die Luftdichtigkeit und die Kühlleistung zu verbessern.The oscillation of the laser beam makes it possible to weld the plurality of welding lines with a single laser beam, to improve the welding efficiency and to simplify the structure of the welding device. Further, the laser beam is emitted to the respective welding lines in turn, and the respective welding lines are repeatedly irradiated with the laser beam, thereby making it possible to weld the respective welding lines simultaneously in the welding direction, and also in the case where there is a clearance between the welding lines is small, a deformation of a groove can be avoided. Therefore, for example, in the case where a cooling structure is to be welded with a plurality of lid bodies, it is possible to prevent the tilting of the lid body and the like, and to improve the airtightness and cooling performance.
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Kühlstruktur zeigt, die ein Beispiel eines Schweißobjekts ist. 1 FIG. 10 is a cross-sectional view showing a cooling structure that is an example of a welding object. FIG.
Eine Kühlstruktur 10 wird zur Herstellung einer supraleitenden Spule verwendet, wobei beispielsweise ein supraleitender Draht in ihrem Inneren aufgenommen wird. Die Kühlstruktur 10 enthält einen Plattenkörper 11 und eine Mehrzahl von Deckelkörpern 12. Der Plattenkörper 11 und die Deckelkörper 12 sind zum Beispiel aus rostfreiem Stahl.A cooling structure 10 is used for producing a superconducting coil, for example, a superconducting wire being accommodated in its interior. The cooling structure 10 contains a plate body 11 and a plurality of lid bodies 12 , The plate body 11 and the lid body 12 are made of stainless steel, for example.
Der Plattenkörper 11 enthält eine Mehrzahl von Nutabschnitten 13, die parallel angeordnet sind, und er enthält Wandabschnitte 14, die zwischen den Nutabschnitten 13 angeordnet sind. Der Wandabschnitt 14 enthält einen hervorspringenden Abschnitt 15, der in Dicken-Richtung klein und an dessen oberen Abschnitt angeordnet ist, und flache Abschnitte 16, die an beiden Seiten des hervorspringenden Abschnitts 15 vorgesehen sind. Der Deckelkörper 12 hat seine beiden Endabschnitte auf den flachen Abschnitten 16 gestützt und ist angeordnet, um den Hutabschnitt 13 abzudecken. Zwischen dem hervorspringenden Abschnitt 15 und dem Deckelkörper 12 ist eine Schweißlinie 17, an der das Schweißen ausgeführt wird, angeordnet. Ein Abstand zwischen den zwei Schweißlinien 17, die an beiden Seiten des hervorspringenden Abschnitts 15 angeordnet sind, ist bei diesem Beispiel nicht kleiner als 2 mm und nicht größer als 10 mm.The plate body 11 contains a plurality of groove sections 13 , which are arranged in parallel, and it contains wall sections 14 between the groove sections 13 are arranged. The wall section 14 contains a protruding section 15 which is small in thickness direction and disposed at the upper portion thereof, and flat portions 16 on both sides of the projecting section 15 are provided. The lid body 12 has its two end sections on the flat sections 16 supported and is arranged to the hat section 13 cover. Between the protruding section 15 and the lid body 12 is a welding line 17 at which welding is carried out. A distance between the two welding lines 17 on both sides of the projecting section 15 are not smaller than 2 mm and not larger than 10 mm in this example.
2 und 3 sind Ansichten, die zum Erläutern des Schweißverfahrens bei der Ausführungsform verwendet werden. 2 and 3 are views used to explain the welding method in the embodiment.
In dem Verfahren der Ausführungsform, wie es in 2 und 3 gezeigt ist, sind beispielsweise die Schweißlinien 17 an beiden Seiten des hervorspringenden Abschnitts 15, der in der Mitte der Kühlstruktur 10 angeordnet ist, gleichzeitig zu verschweißen. Im Folgenden wird die Schweißlinie 17, die auf der linken Seite des hervorspringenden Abschnitts 15 angeordnet ist, als die linke Schweißlinie 17 beschrieben, und die Schweißlinie 17, die auf der rechten Seite des hervorspringenden Abschnitts 15 angeordnet ist, wird als rechte Schweißlinie 17 beschrieben, und eine Erläuterung folgt.In the method of the embodiment, as in 2 and 3 are shown, for example, the weld lines 17 on both sides of the projecting section 15 standing in the middle of the cooling structure 10 is arranged to weld at the same time. The following is the weld line 17 on the left side of the protruding section 15 is arranged as the left weld line 17 described, and the welding line 17 on the right side of the projecting section 15 is arranged as a right weld line 17 and an explanation follows.
Bei dem Verfahren der Ausführungsform wird zunächst ein Laserstrahl in einer Schweißrichtung bewegt. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Laserstrahls ist vorzugsweise 0,5 m/Minute oder mehr zum Verkürzen einer Schweißzeit. Des Weiteren ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Laserstrahls 21 vorzugsweise 5 m/Minute oder weniger zum Vermeiden von Schweißabschnitten 18 an den jeweiligen Schweißlinien 17, die unterbrochen werden könnten.In the method of the embodiment, first, a laser beam is moved in a welding direction. The moving speed of the laser beam is preferably 0.5 m / minute or more for shortening a welding time. Furthermore, the movement speed of the laser beam 21 preferably 5 m / minute or less to avoid welding sections 18 at the respective welding lines 17 that could be interrupted.
In dem Zustand, in dem der Laserstrahl 21 in einer Schweißrichtung bewegt wird, wie es zum Beispiel in 2 gezeigt ist, wird eine Einstrahlposition des Laserstrahls 21 zu der linken Schweißlinie 17 schwingen (pendeln), wobei die linke Schweißlinie 17 von dem Laserstrahl bestrahl wird, und ein Schweißabschnitt 18 wird ausgebildet. Anschließend, wie es in 3 gezeigt ist, wird die Einstrahlposition des Laserstrahls 21 zu der rechten Schweißlinie schwingen, wobei die rechte Schweißlinie mit dem Laserstrahl 21 bestrahlt wird, und wobei ein Schweißabschnitt 18 gebildet wird. Die Emission des Laserstrahls 21 wird in einer solchen Art durchgeführt, dass beispielsweise eine Schweißeindringtiefe nicht weniger als 1 mm und auch nicht größer als 5 mm wird.In the state in which the laser beam 21 is moved in a welding direction, as for example in 2 is shown, a Einstrahlposition of the laser beam 21 to the left weld line 17 swing (commute), leaving the left weld line 17 is irradiated by the laser beam, and a welding section 18 is being trained. Subsequently, as it is in 3 is shown, the Einstrahlposition of the laser beam 21 Swing to the right welding line, using the right welding line with the laser beam 21 is irradiated, and wherein a welding section 18 is formed. The emission of the laser beam 21 is performed in such a manner that, for example, a penetration depth of welding becomes not less than 1 mm and not more than 5 mm.
Nachdem der Laserstrahl 21 auf die rechte Schweißlinie 17 eingestrahlt wurde, wird der Laserstrahl 21 auf die linke Schweißlinie zurück schwingen, wobei der Laserstrahl 21 auf die linke Schweißlinie 17 emittiert wird, und wobei ein Schweißabschnitt 18 gebildet wird. Auf diese Art werden von einem Endabschnitt zu dem anderen Endabschnitt der Schweißrichtung der linken und rechten Schweißlinien 17 die linke und rechte Schweißlinie 17 abwechselnd und wiederholt mit dem Laserstrahl 21 bestrahlt, während periodisch die Einstrahlposition des Laserstrahls 21 schwingt (pendelt, vibriert), wodurch es möglich wird, die linken und rechten Schweißlinien in der Schweißrichtung gleichzeitig zu verschweißen. Dadurch ist es möglich, eine Verformung einer Nut der Schweißlinie 17 zu unterdrücken, auch wenn ein Abstand zwischen der linken und der rechten Schweißlinie 17 klein ist. Hierdurch ist es möglich, ein Neigen des Deckelkörpers 12 und ähnliches zu unterdrücken, und es ist möglich, die Luftdichtigkeit und die Kühlleistung zu verbessern.After the laser beam 21 on the right weld line 17 was irradiated, the laser beam 21 swing back to the left weld line, with the laser beam 21 on the left weld line 17 is emitted, and wherein a welding section 18 is formed. In this way, from one end portion to the other end portion of the welding direction of the left and right weld lines 17 the left and right welding line 17 alternately and repeatedly with the laser beam 21 irradiated while periodically the irradiation position of the laser beam 21 vibrates (oscillates), which makes it possible to simultaneously weld the left and right welding lines in the welding direction. This makes it possible to deform a groove of the weld line 17 to suppress, even if a distance between the left and the right welding line 17 is small. This makes it possible to tilt the lid body 12 and the like, and it is possible to improve the airtightness and cooling performance.
Offensichtlich wird bei einem Schweißobjekt, auf das das Schweißen mit dem Schweißverfahren der Ausführungsform angewendet wird, Spuren in einer Streifenform und ähnliches gebildet, welche durch die Emission des Laserstrahls 21 gebildet werden, die normalerweise auf einer Seite oder beiden Seiten des Schweißabschnitts 18 verbleiben. D. h., wenn der Laserstrahl 21 schwingt, ist es wahrscheinlich, dass der Laserstrahl 21 nicht nur auf die Schweißlinie 17 strahlt, sondern auch auf die Nachbarschaft oder Nachbarschaften auf einer Seite oder beiden Seiten der Schweißlinie 17 strahlt, und es ist wahrscheinlich, dass eine Spur zurück bleibt. Daher, wenn es Spuren in einer Streifenform und ähnliches auf einer Seite oder beiden Seiten von jedem der Schweißabschnitte 18 gibt, ist es möglich, festzustellen, dass das Schweißen durch das Schweißverfahren der Ausführungsform durchgeführt wurde.Obviously, in a welding object to which welding by the welding method of the embodiment is applied, marks are formed in a stripe shape and the like caused by the emission of the laser beam 21 usually formed on one side or both sides of the welding section 18 remain. That is, when the laser beam 21 vibrates, it is likely that the laser beam 21 not just on the welding line 17 shines, but also on the neighborhood or neighborhoods on one side or both sides of the weld line 17 radiates, and it is likely that a trace remains behind. Therefore, if there are traces in a stripe shape and the like on one side or both sides of each of the welding portions 18 is, it is possible to determine that the welding was performed by the welding method of the embodiment.
4 ist eine typische Aufsicht, die ein Beispiel eines Emissionsmusters des Laserstrahls 21 zeigt. 4 is a typical plan view, which is an example of an emission pattern of the laser beam 21 shows.
Offensichtlich zeigt in der Zeichnung jeder Pfeil mit einer durchgezogenen Linie einen Abschnitt, der mit dem Laserstrahl 21 zu bestrahlen wird. Des Weiteren zeigt jeder Pfeil mit einer gepunkteten Linie einen Abschnitt, der nicht mit dem Laserstrahl 21 bestrahlt wird.Obviously, in the drawing, each arrow with a solid line shows a portion of the laser beam 21 to be irradiated. Furthermore, each arrow with a dotted line shows a portion that is not with the laser beam 21 is irradiated.
Beispielsweise wird der Laserstrahl 21 zunächst entlang der linken Schweißlinie 17 emittiert. Als nächstes wird der Laserstrahl 21 entlang der rechten Schweißlinie 17 emittiert. Anschließend wird der Laserstrahl 21 erneut entlang der linken Linie emittiert. Wie es beschrieben wurde, wird der Laserstrahl 21 auf die linke und rechte Schweißlinie abwechselnd emittiert und wird wiederholt auf diese emittiert. Offensichtlich wird die Emission des Laserstrahls 21 diskontinuierlich in der Schweißrichtung der jeweiligen Schweißlinien 17 durchgeführt, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Jedoch wird die Wärme des Abschnitts, der von den Laserstrahl 21 emittiert wird, auch zu dem vorderen und hinteren Abschnitten in der Schweißrichtung transportiert, so dass die Schweißabschnitte 18 kontinuierlich in der Schweißrichtung der jeweiligen Schweißlinien 17 werden. Der Schweißabschnitt 18 wird kontinuierlich ausgeformt und dabei die Kühlstruktur 10 mit guter Luftdichtigkeit und Kühlleistung erhalten.For example, the laser beam becomes 21 first along the left weld line 17 emitted. Next is the laser beam 21 along the right weld line 17 emitted. Subsequently, the laser beam 21 again emitted along the left line. As it has been described, the laser beam becomes 21 alternately emitted to the left and right weld line and is repeatedly emitted to this. Obviously, the emission of the laser beam 21 discontinuous in the welding direction of the respective welding lines 17 performed as shown in the drawing. However, the heat of the section coming from the laser beam 21 is also transported to the front and rear portions in the welding direction, so that the welding sections 18 continuously in the welding direction of the respective welding lines 17 become. The welding section 18 is formed continuously while keeping the cooling structure 10 obtained with good airtightness and cooling performance.
Ein solches Emissionsmuster wird durch Bewegen des Laserstrahls 21 in Schweißrichtung mit einer festen Geschwindigkeit und periodischem Schwingen des Laserstrahls 21 in einer Richtung senkrecht zur Schweißrichtung erhalten, wie es erläutert wurde. Das Schwingen kann je nach Notwenigkeit auch vorübergehend gestoppt werden. Beispielsweise wird das Schwingen vorübergehend gestoppt, wenn der Laserstrahl 21 auf die Schweißlinie 17 gesteuert wird, wodurch es möglich ist, die Zeit zu verlängern, während der Laserstrahl 21 auf die Schweißlinie 17 emittiert wird.Such an emission pattern is made by moving the laser beam 21 in the welding direction with a fixed speed and periodic oscillation of the laser beam 21 in a direction perpendicular to the welding direction, as explained. The swinging can also be temporarily stopped depending on necessity. For example, the swing is temporarily stopped when the laser beam 21 on the welding line 17 whereby it is possible to extend the time during the laser beam 21 on the welding line 17 is emitted.
Eine Amplitude w des Schwingens ist vorzugsweise basierend auf einer Mitte 17a jeder Schweißlinien 17 (die Mitte einer Nut) eingestellt. Hier ist die Mitte 17a die Mitte in einer Richtung senkrecht zu Schweißrichtung. Beruhend auf der Mitte 17a kann der Laserstrahl 21 in geeigneter Weise auf die Schweißlinie 17 emittiert werden, auch wenn sich eine Breite G der Schweißlinie 17 (der Abstand einer Nut) in einer Schweißrichtung ändert.An amplitude w of the swing is preferably based on a center 17a every welding line 17 (the middle of a groove) set. Here is the middle 17a the middle in a direction perpendicular to the welding direction. Based on the middle 17a can the laser beam 21 Appropriately on the welding line 17 be emitted, even if a width G of the weld line 17 (the distance of a groove) changes in a welding direction.
Als ein Verfahren zum Einstellen der Amplitude w des Schwingens beruhend auf der Mitte 17a kann ein Verfahren genannt werden, bei dem beispielsweise an der Vorderseite in der Schweißrichtung, anstatt an der Position, an der der Laserstrahl 21 emittiert wird, die Position der Mitte 17a gemessen wird, und beruhend auf dem Messergebnis die Amplitude w des Schwingens des Laserstrahls eingestellt wird. In diesem Fall wird die Messung kontinuierlich vom Start des Schweißens bis zum Beenden des Schweißens durchgeführt, und beruhend auf diesen Messergebnis wird die Amplitude w des Schwingens des Laserstrahls 21 vorzugsweise konstant eingestellt.As a method of adjusting the amplitude w of the swing based on the center 17a For example, a method may be mentioned in which, for example, at the front side in the welding direction, rather than at the position where the laser beam 21 is emitted, the position of the middle 17a is measured, and based on the measurement result, the amplitude w of the oscillation of the laser beam is adjusted. In this case, the measurement is continuously performed from the start of welding to the completion of welding, and based on this measurement result, the amplitude w of the oscillation of the laser beam becomes 21 preferably set constant.
Die Amplitude w wird so eingestellt, dass der Laserstrahl 21 zum Beispiel auf die Mitte 17a jeder der Schweißlinien 17 eingestrahlt wird. Offensichtlich kann in Anbetracht einer Breite einer Schweißperle und ähnlichem die Amplitude w auch so eingestellt sein, dass der Laserstrahl 21 auf die Außenseite oder Innenseite der Mitte 17a emittiert wird. In diesem Fall wird die Amplitude w vorzugsweise so eingestellt, dass der Laserstrahl 21 auf jeden Bereich innerhalb 1 mm auf beiden Seiten der Mitte 17a emittiert wird.The amplitude w is adjusted so that the laser beam 21 for example in the middle 17a each of the welding lines 17 is irradiated. Obviously, in consideration of a width of a weld bead and the like, the amplitude w may also be set so that the laser beam 21 on the outside or inside of the middle 17a is emitted. In this case, the amplitude w is preferably set so that the laser beam 21 on every area within 1 mm on both sides of the middle 17a is emitted.
Die Frequenz des Schwingens wird vorzugsweise 20 Hz oder mehr sein. Hier bedeutet die Frequenz des Schwingens die Anzahl von Malen eines einzelnen Schwingens, das innerhalb einer Sekunde durchgeführt wird. Wenn die Frequenz 20 Hz oder mehr ist, wird die Zeit, ohne dass eine Bestrahlung durchgeführt wird, zwischen der vorherigen Bestrahlung und der folgenden Bestrahlung der jeweiligen Schweißlinie 17 verkürzt, und die Schweißabschnitte 18 sind in der Schweißrichtung der jeweiligen Schweißlinien 17 mit größerer Wahrscheinlichkeit kontinuierlich. Des Weiteren, wenn die Frequenz 20 Hz oder mehr beträgt, sind die Schweißabschnitte 18 mit größerer Wahrscheinlichkeit kontinuierlich in der Schweißrichtung der jeweiligen Schweißlinie 17, auch wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Laserstrahls 21 in Schweißrichtung größer wird. Insbesondere, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Laserstrahls 21 in Schweißrichtung 1,2 m/Minute oder so wird, wird die Frequenz des Schwingens vorzugsweise 20 Hz oder mehr sein.The frequency of swinging will preferably be 20 Hz or more. Here, the frequency of swinging means the number of times of a single swing that is performed within one second. When the frequency is 20 Hz or more, the time without irradiation is between the previous irradiation and the subsequent irradiation of the respective welding line 17 shortened, and the weld sections 18 are in the welding direction of the respective welding lines 17 more likely to be continuous. Further, when the frequency is 20 Hz or more, the welding portions are 18 more likely continuously in the welding direction of the respective welding line 17 even if the moving speed of the laser beam 21 becomes larger in the welding direction. In particular, when the moving speed of the laser beam 21 in the welding direction becomes 1.2 m / minute or so, the frequency of swinging will preferably be 20 Hz or more.
5 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Zeit und der Laserleistung darstellt. 5 is a view illustrating a relationship between the time and the laser power.
Die Laserleitung wird vorzugsweise periodisch mit dem Schwingen des Laserstrahls 21 erhöht und abgesenkt.The laser line is preferably periodically with the oscillation of the laser beam 21 raised and lowered.
Genauer gesagt wird die Laserleistung vorzugsweise auf eine Spitze erhöht, wenn der Laserstrahl 21 auf die Schweißlinie 17 emittiert wird. Das Erhöhen und Absenken der Laserleistung wird durchgeführt, um zum Beispiel rechteckige Wellen zu erhalten, die in der Figur dargestellt sind. Anschließend wird die Laserleistung an der Spitze als der Maximalwert der Laserleistung beschrieben, und die minimale Laserleistung zwischen den Spitzen wird als minimaler Wert der Laserleistung beschrieben.More specifically, the laser power is preferably increased to a peak when the laser beam 21 on the welding line 17 is emitted. The increase and decrease of the laser power is performed to obtain, for example, rectangular waves shown in the figure. Subsequently, the laser power at the peak is described as the maximum value of the laser power, and the minimum laser power between the peaks is described as the minimum value of the laser power.
Der maximale Wert der Laserleistung ist vorzugsweise 1 kW oder mehr angesichts der Tatsache, dass die Schweißeindringtiefe des Schweißabschnitts 18 eingestellt ist, um nicht weniger als 1 mm und nicht mehr als 5 mm zu sein, und wobei die Schweißabschnitte 18 kontinuierlich in Schweißrichtung der jeweiligen Schweißlinien gemacht werden. Des Weiteren wird der Maximalwert der Laserleistung vorzugsweise 10 kW oder weniger sein, angesichts der Unterdrückung von Verformungen der Nut oder ähnlichem.The maximum value of the laser power is preferably 1 kW or more in view of the fact that the welding penetration depth of the welding section 18 is set to be not less than 1 mm and not more than 5 mm, and wherein the welding sections 18 be made continuously in the welding direction of the respective welding lines. Further, the maximum value of the laser power will preferably be 10 kW or less, in view of the suppression of deformations of the groove or the like.
Der minimale Wert der Laserleistung muss nicht nur kleiner als der maximale Wert der Laserleistung sein, er sollte auf 2 kW oder weniger gesetzt sein. Je kleiner der minimale Wert der Laserleistung ist, je mehr ist dies zu bevorzugen, aber abhängig von dem Ansprechverhalten eines Oszillators besteht gelegentlich ein Fall, dass die Rechteckwellen, die in der Figur gezeigt sind, nicht erhalten werden können. In einem solchen Fall, wird der minimale Wert der Laserleistung nicht immer auf 0 kW gesetzt sein können, und muss nur kleiner als 2 kW sein.The minimum value of the laser power must not only be smaller than the maximum value of the laser power, it should be set to 2 kW or less. The smaller the minimum value of the laser power, the more this is preferable, but depending on the response of an oscillator, there is occasionally a case that the square waves shown in the figure can not be obtained. In such a case, the minimum value of the laser power will not always be able to be set at 0 kW, and need only be less than 2 kW.
Eine Pulsbreite der Laserleistung kann in geeigneter Weise entsprechend der Frequenz des Schwingens oder ähnlichem gewählt werden. Die Pulsbreite wird vorzugsweise so gesetzt, dass der Laserstrahl 21 von einem Seitenendabschnitt zu dem anderen Seitenendabschnitt der jeweiligen Schweißlinie 17 emittiert wird. Wenn somit eine Pulsform, die den Anstieg und das Absinken der Laserleistung beachtet, eine Rechteckform ist, die in der Figur gezeigt ist, wird die Pulsbreite in einem Zeitintervall von einer vorderen Kante zu einer hinteren Kante des Pulses resultieren. Die Pulsbreite ist vorzugsweise 0,05 Sekunden oder länger. Wenn die Pulsbreite 0,05 Sekunden oder länger ist, wird der Laserstrahl 21 hinreichend auf die jeweilige Schweißlinie emittiert, was bevorzugt ist. Normalerweise ist die Pulsbreite vorzugsweise eine Sekunde oder kürzer. Offensichtlich ist die Pulsform nicht auf eine Rechteckform beschränkt. Wenn die Pulsform eine andere als die Rechteckform ist, ergibt sich die Pulsbreite in einem Zeitintervall von einem Mesialpunkt einer vorderen Kante zu einem Mesialpunkt einer hinteren Kante des Pulses. A pulse width of the laser power may be suitably selected according to the frequency of the swing or the like. The pulse width is preferably set so that the laser beam 21 from a side end portion to the other side end portion of the respective welding line 17 is emitted. Thus, if a pulse shape observing the rise and fall of the laser power is a rectangular shape shown in the figure, the pulse width will result in a time interval from a leading edge to a trailing edge of the pulse. The pulse width is preferably 0.05 seconds or longer. When the pulse width is 0.05 seconds or longer, the laser beam becomes 21 sufficiently emitted to the respective weld line, which is preferred. Normally, the pulse width is preferably one second or shorter. Obviously, the pulse shape is not limited to a rectangular shape. When the pulse shape is other than the rectangular shape, the pulse width in a time interval is from a mesial point of a leading edge to a mesial point of a trailing edge of the pulse.
Bei dem Verfahren der Ausführungsform wird wenn die Breite G für jede Schweißlinie 17 groß ist oder ähnliches, nach Bedarf ein Schweißdraht zugeführt. In diesem Fall, entsprechend der Breite G der Schweißlinie 17, wird orzugsweis eingestellt, ob ein Schweißdraht zugeführt wird oder nicht, und die Drahtzufuhrrate. Als ein Verfahren zum Einstellen, ob oder ob nicht Schweißdraht zugeführt wird, und zum Einstellen der Zufuhrrate wird beispielsweise ein Verfahren genannt, bei dem an der Vorderseite in Schweißrichtung anstatt an der Position, an der der Laserstrahl 21 emittiert wird, die Breite G gemessen wird, und beruhend auf dem Messergebnis wird eingestellt, ob oder ob nicht Schweißdraht zugeführt wird, und auch die Drahtzufuhrrate wird eingestellt. In diesem Fall wird die Messung konstant von einem Beginn des Schweißens bis zum Ende des Schweißens durchgeführt, und beruhend auf dem Messergebnis wird konstant eingestellt, ob der Schweißdraht zugeführt wird, und die Drahtzufuhrrate.In the method of the embodiment, when the width G becomes for each welding line 17 is large or the like, fed as needed a welding wire. In this case, according to the width G of the weld line 17 , Whether or not a welding wire is supplied is set by default, and the wire feeding rate. As a method for adjusting whether or not welding wire is supplied, and for adjusting the feeding rate, for example, a method is mentioned in which, at the front side, in the welding direction instead of the position where the laser beam 21 is emitted, the width G is measured, and based on the measurement result, whether or not welding wire is not supplied is set, and also the wire feeding rate is set. In this case, the measurement is made constantly from a start of welding to the end of welding, and based on the measurement result, whether the welding wire is supplied is set constant, and the wire feed rate.
6 ist eine Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Breite G der Schweißlinie 17 und einer Drahtzufuhrrate (Zufuhrrate des Schweißdrahtes 35) darstellt. Die Drahtzufuhrrate wird vorzugsweise eingestellt, um in einen Bereich zu fallen, der in der Zeichnung als Beispiel dargestellt ist. D. h., es ist vorzuziehen, den Schweißdraht 35 nicht zuzuführen, wenn die Breite G kleiner als eine vorgegebene Größe ist, und mit dem Zuführen des Schweißdrahtes 35 zu beginnen, wenn die Breite G eine vorgegebene Größe erreicht. Ein Beispiel der Breite G, bei der die Zufuhr von Schweißdraht 35 begonnen wird, ist beispielsweise 0,2 mm. Des Weiteren ist die Zufuhrrate vorzugsweise erhöht, wenn die Breite G größer wird. Ein Beispiel der Drahtzufuhrrate ist zum Beispiel nicht weniger als 1 m/Minute noch mehr als 10 m/Minute. Wenn die Drahtzufuhrrate weniger als 1 m/Minute ist, besteht die Gefahr, dass die zugeführte Menge zu klein ist. Wenn die Drahtzufuhrrate 10 m/Minute übersteigt, besteht eine Gefahr, dass eine Zufuhrmenge zu groß wird. 6 is a view showing a relationship between the width G of the welding line 17 and a wire feed rate (feed rate of the welding wire 35 ). The wire feed rate is preferably set to fall within a range exemplified in the drawing. That is, it is preferable to the welding wire 35 not to be supplied when the width G is smaller than a predetermined size, and with the feeding of the welding wire 35 to begin when the width G reaches a predetermined size. An example of the width G, at which the supply of welding wire 35 is started, for example, 0.2 mm. Furthermore, the feed rate is preferably increased as the width G becomes larger. An example of the wire feed rate is, for example, not less than 1 m / minute or more than 10 m / minute. If the wire feed rate is less than 1 m / minute, there is a risk that the supplied amount is too small. If the wire feed rate exceeds 10 m / minute, there is a risk that a supply amount becomes too large.
Die 7 ist eine Außenansicht, die ein Beispiel einer Schweißvorrichtung der Ausführungsform zeigt.The 7 FIG. 11 is an external view showing an example of a welding apparatus of the embodiment. FIG.
Eine Schweißvorrichtung 30 enthält ein Ausgabemittel 31, ein Bewegungsmittel 32 und ein Schwingmittel 33. Das Ausgabemittel 31 gibt den Laserstrahl 21 aus. Das Bewegungsmittel 32 bewegt den Laserstrahl 21 in einer Schweißrichtung der jeweiligen Schweißlinien 17. Das Schwingmittel 33 schwingt den Laserstrahl 21 in einer Richtung senkrecht zu der Schweißrichtung, so dass der Laserstrahl auf die jeweiligen Schweißlinien der Reihe nach emittiert wird.A welding device 30 contains an output device 31 , a means of movement 32 and a vibrating means 33 , The output device 31 gives the laser beam 21 out. The moving means 32 moves the laser beam 21 in a welding direction of the respective welding lines 17 , The vibrating means 33 swings the laser beam 21 in a direction perpendicular to the welding direction, so that the laser beam is emitted to the respective welding lines in turn.
Das Ausgabemittel 31 enthält in dem Beispiel einen Oszillator zum Oszillieren des Laserstrahls 21, eine Kondenserlinse zum Bündeln des Laserstrahls 21, der von dem Oszillator oszilliert wird, und ähnliches. Als Oszillator kann ein Festkörperlaser, ein Gaslaser oder ähnliches genannt sein. Genauer gesagt, ein Plattenlaser mit einer Wellenlänge von 1030 nm, ein YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 1064 nm, und ein Faserlaser mit einer Wellenlänge von 1070 nm oder ähnlichem werden in geeigneter Weise verwendet.The output device 31 contains in the example an oscillator for oscillating the laser beam 21 , a condenser lens for bundling the laser beam 21 which is oscillated by the oscillator, and the like. As an oscillator, a solid-state laser, a gas laser or the like may be mentioned. More specifically, a plate laser having a wavelength of 1030 nm, a YAG laser having a wavelength of 1064 nm, and a fiber laser having a wavelength of 1070 nm or the like are suitably used.
Das Bewegungsmittel 32 muss in Lage sein, den Laserstrahl 21 in Schweißrichtung der jeweiligen Schweißlinie 17 zu bewegen. Mit Bezug auf die Bewegung des Laserstrahls 21 kann der Laserstrahl 21 mit Bezug auf die Kühlstruktur 10 bewegt werden, wobei die Position der Schweißrichtung fest ist, oder im Gegenzug kann die Kühlstruktur auch in Bezug auf den Laserstrahl 21 bewegt werden, wobei die Position der Schweißrichtung fest ist. Um die Struktur der Schweißvorrichtung 30 zu vereinfachen, wird vorzugsweise der Laserstrahl 21 in Bezug auf die Kühlstruktur 10 bewegt. Als ein Bewegungsmittel 32 sind verschiedene Roboter, NC-Maschinenwerkzeug oder ähnliches zu erwähnen.The moving means 32 must be able to use the laser beam 21 in welding direction of the respective welding line 17 to move. With reference to the movement of the laser beam 21 can the laser beam 21 with respect to the cooling structure 10 can be moved, wherein the position of the welding direction is fixed, or in turn, the cooling structure can also with respect to the laser beam 21 be moved, the position of the welding direction is fixed. To the structure of the welding device 30 To simplify, preferably the laser beam 21 in terms of the cooling structure 10 emotional. As a means of movement 32 are various robots, NC machine tool or the like to mention.
Das Schwingmittel 33 kann eines sein, um entweder mechanisch den Laser 21 zu schwingen, oder eines, um den Laserstrahl 21 optisch zu schwingen. Als jenes, um den Laserstrahl 21 mechanisch zu schwingen, wird beispielsweise in den Figuren eines gezeigt, bei den das gesamte Ausgabemittel 31 extern schwingt, umso den Laserstrahl 21 zu schwingen, was als Beispiel genannt wird. Als eines, bei dem ein optisches Schwingen des Laserstrahls 21 erfolgt, kann beispielsweise eines mit einem Spiegel genannt sein, der die Strahlrichtung des Laserstrahls 21 ändert und den Laserstrahl 21 schwingt durch ändern des Winkels des Spiegels, der innerhalb des Ausgabemittels 31 vorgesehen ist.The vibrating means 33 can be one to mechanically either the laser 21 to swing, or one, to the laser beam 21 to swing optically. As that, to the laser beam 21 to vibrate mechanically, for example, in the figures one is shown, in which the entire output means 31 externally vibrates, the more the laser beam 21 to swing, which is called as an example. As one in which an optical oscillation of the laser beam 21 For example, one may be called with a mirror, which is the beam direction of the laser beam 21 changes and the laser beam 21 swings by changing the angle of the mirror inside the output device 31 is provided.
Als das Schwingmittel 33 wird zur Vereinfachung der Struktur eines bevorzugt, bei dem nur der Emissionswinkel des Laserstrahls 21 geändert wird, ohne praktisch eine Einstrahlposition des Laserstrahls 21 (eine Position in einer Richtung senkrecht zur Schweißrichtung) zu ändern. Beispielsweise eines zum Rotieren des Ausgabemittels 31 um eine Achse parallel zur Schweißlinie 17 oder eines zum Ändern eines Winkels eines Spiegels, der die Ausstrahlrichtung des Laserstrahls 21 ändert, ist vorzuziehen. Des Weiteren wird als Schwingmittel 33 eines bevorzugt, das in der Lage ist, die Amplitude w des Schwingens einzustellen.As the vibrating means 33 is preferred for simplifying the structure of one in which only the emission angle of the laser beam 21 is changed without practically a Einstrahlposition of the laser beam 21 (a position in a direction perpendicular to the welding direction) to change. For example, one for rotating the output means 31 around an axis parallel to the welding line 17 or one for changing an angle of a mirror, which is the irradiation direction of the laser beam 21 changes is preferable. Furthermore, as a vibrating means 33 one that is capable of adjusting the amplitude w of the swing.
Die Schweißvorrichtung 30 ist mit einem Messmittel 34 ausgestattet. Als Messobjekt für jede der Schweißlinien 17, ist die Mitte 17a, die Breite G, eine Wurzelöffnung (root gap) und ähnliches hier zu nennen. Die Mitte 17a wird beispielsweise durch einen Mittelmesssensor gemessen, der in dem Messmittel 34 vorgesehen ist. Die Breite G wird durch einen breiten Messsensor gemessen, der als Messmittel 34 vorgesehen ist. Die Breite G wird durch einen Breiten-Messsensor gemessen, der beispielsweise in dem Messmittel 34 vorgesehen ist. Die Wurzelöffnung wird durch einen Wurzelöffnungsmesssensor gemessen, der beispielsweise in dem Messmittel 34 vorgesehen ist.The welding device 30 is with a measuring device 34 fitted. As a measuring object for each of the welding lines 17 , is the middle 17a to give the width G, a root gap and the like here. The middle 17a is measured, for example, by a center measuring sensor which is in the measuring means 34 is provided. The width G is measured by a wide measuring sensor, which serves as a measuring device 34 is provided. The width G is measured by a width measuring sensor, for example, in the measuring means 34 is provided. The root opening is measured by a root opening measuring sensor, for example in the measuring means 34 is provided.
Das Messmittel 34 ist an der Vorderseite des Ausgabemittels 31 in der Schweißrichtung angeordnet. Des Weiteren, wird das Messmittel 34 vorzugsweise in Schweißrichtung zusammen mit dem Ausgabemittel 31 bewegt. Das Messmittel 34 ist vor dem Ausgabemittel 31 angeordnet und wird zusammen mit dem Ausgabemittel bewegt, wodurch es möglich ist, konstant die Mitte 17a, die Breite G, die Wurzelöffnung und ähnliches zu messen, bevor die Emission des Laserstrahls 21 erfolgt. Als Messmittel 34 kann ein Laserverschiebungssensor oder ähnliches genannt sein.The measuring device 34 is at the front of the output device 31 arranged in the welding direction. Furthermore, the measuring device becomes 34 preferably in the welding direction together with the dispensing means 31 emotional. The measuring device 34 is in front of the output device 31 is arranged and moved together with the output means, whereby it is possible to keep the center constant 17a to measure the width G, the root opening and the like, before the emission of the laser beam 21 he follows. As a measuring device 34 may be called a laser displacement sensor or the like.
Des Weiteren ist die Schweißvorrichtung 30 vorzugsweise mit einem Zufuhrmittel 36 ausgestattet, das jeweils einen Schweißdraht 35 zuführt. Der Schweißdraht 35 wird an der Position einer jeden Schweißlinie 17 zugeführt, auf die der Laserstrahl 21 emittiert wird. Das Zufuhrmittel 36 wird vorzugsweise in der Lage sein, einzustellen, ob Schweißdraht 35 zugeführt wird oder nicht, und um die Drahtzufuhrrate einzustellen. Wenn das die Kühlstruktur 10 bildende Material rostfreier Stahl ist, wird rostfreier Stahl als Material des Schweißdrahts 35 verwendet. Des Weiteren ist der Durchmesser des Schweißdrahtes 35 vorzugsweise nicht weniger als 0,8 mm und nicht mehr als 1,6 mm.Furthermore, the welding device 30 preferably with a supply means 36 each equipped with a welding wire 35 supplies. The welding wire 35 becomes at the position of each welding line 17 fed to the laser beam 21 is emitted. The delivery agent 36 will preferably be able to adjust whether welding wire 35 or not, and to adjust the wire feed rate. If that's the cooling structure 10 stainless steel is stainless steel, as material of the welding wire 35 used. Furthermore, the diameter of the welding wire 35 preferably not less than 0.8 mm and not more than 1.6 mm.
Im Folgenden wird ein Steuerungsverfahren der Schweißvorrichtung beschrieben.Hereinafter, a control method of the welding apparatus will be described.
8 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Steuersystems zeigt. 8th Fig. 10 is a block diagram showing an example of a control system.
Das Ausgabemittel 31, das Bewegungsmittel 32, das Schwingmittel 33 und das Zufuhrmittel 36 werden vorzugsweise durch das Steuermittel 37 gesteuert. Des Weiteren steuert das Steuerungsmittel 37 vorzugsweise das Ausgabemittel 31, das Schwingmittel 33, das Bewegungsmittel 32 und das Zufuhrmittel 36 beruhend auf Messergebnissen, die von dem Messmittel 34 gemessen werden.The output device 31 , the means of movement 32 , the vibrating means 33 and the delivery means 36 are preferably by the control means 37 controlled. Furthermore, the control means controls 37 preferably the dispensing means 31 , the vibrating means 33 , the means of movement 32 and the delivery means 36 based on measurement results obtained by the measuring device 34 be measured.
In dem Ausgabemittel 31 werden eine Laserleistungs-Anstieg- und Absinkzeitdauer (auch als Laserleistungsanstieg- und Fallperiode bezeichnet) und die Laserleistungen, wenn diese ansteigt und absinkt, durch ein Steuermittel 37 gesteuert. Die Laserleistungs-Anstieg- und Absinkzeitdauer wird so gesteuert, dass die Laserleistung erhöht wird, wenn der Laserstrahl 21 auf die Schweißlinie 17 emittiert wird, und so dass die Laserleistung verringert werden kann, wenn der Laserstrahl 21 nicht auf die Schweißlinie 17 emittiert wird. Die Laserleistungs-Anstieg- und Absinkzeitdauer ist im Wesentlichen beruhend auf einer Frequenz zu steuern, die im Voraus eingestellt wird, und wird durch ein Messergebnis eingestellt, das von den Messmittel 34 bemessen wird, was beispielsweise die Position der Mitte 17a für jede der Schweißlinien 17 ist. Die Laserleistung, wenn diese erhöht oder abgesenkt wird, wird bei diesem Beispiel beruhend auf dem Maximalwert und dem Minimalwert der Laserleistung gesteuert, die im Voraus eingestellt werden. Die Steuerung der Laserleistungs-Anstieg- und Absinkzeitdauer und die Laserleistung, wenn diese erhöht und abgesenkt wird, wird durch das Steuermittel 37 durchgeführt, das den Oszillator zum Oszillieren des Laserstrahls 21 steuert, das bei dem Beispiel in dem Ausgabemittel 31 vorgesehen ist.In the output means 31 are a laser power increase and decrease time period (also referred to as laser power rise and fall period) and the laser powers as it increases and decreases by a control means 37 controlled. The laser power increase and decrease time is controlled so that the laser power is increased when the laser beam 21 on the welding line 17 is emitted, and so that the laser power can be reduced when the laser beam 21 not on the welding line 17 is emitted. The laser power increase and decrease time is basically controlled based on a frequency that is set in advance, and is set by a measurement result obtained from the measurement means 34 is measured, for example, the position of the center 17a for each of the welding lines 17 is. The laser power when it is increased or decreased is controlled in this example based on the maximum value and the minimum value of the laser power that are set in advance. The control of the laser power increase and decrease time duration and the laser power as it is increased and decreased is controlled by the control means 37 performed by the oscillator to oscillate the laser beam 21 controls, in the example in the output means 31 is provided.
Das Bewegungsmittel 32 wird durch das Steuermittel 37 so gesteuert, das die Bewegungsgeschwindigkeit des Laserstrahls 21 in der Schweißrichtung die Bewegungsgeschwindigkeit sein kann, die vorausgehend eingestellt wurde. Die Bewegungsgeschwindigkeit wird auf eine feste Geschwindigkeit gesteuert. Die Bewegungsgeschwindigkeit ist vorzugsweise 0,5 m/Minute oder mehr und weiter bevorzugt 0,6 m/Minute. Des Weiteren ist die Bewegungsgeschwindigkeit vorzugsweise 5 m/Minute oder weniger und weiter bevorzugt 2 m/Minute oder weniger, und weiter bevorzugt 1,8 m/Minute oder weniger.The moving means 32 is by the control means 37 so controlled, that the moving speed of the laser beam 21 in the welding direction may be the moving speed, which has been previously set. The movement speed is controlled to a fixed speed. The moving speed is preferably 0.5 m / minute or more, and more preferably 0.6 m / minute. Further, the moving speed is preferably 5 m / minute or less, and more preferably 2 m / minute or less, and more preferably 1.8 m / minute or less.
Das Schwingmittel 33, die Amplitude w und die Frequenz des Schwingens werden vorzugsweise durch das Steuermittel 37 gesteuert. Die Amplitude w wird bei dem Beispiel so gesteuert, dass der Laserstrahl 21 auf die Mitte 17a jeder der Schweißlinien 17 gestrahlt wird. Die Amplitude w ist grundsätzlich beruhend auf einer im Voraus eingestellten Amplitude zu steuern, und wird durch ein Messergebnis eingestellt, das von dem Messmittel 34 gemessen wird, was beispielsweise die Position der Mitte 17a für jede der Schweißlinien sein kann. Die Frequenz ist auch im Wesentlichen beruhend auf einer im Voraus eingestellten Frequenz zu steuern, und wird durch ein Messergebnis eingestellt, das von dem Messmittel 34 gemessen wird, was beispielsweise die Position der Mitte 17a für jede der Schweißlinien 17 ist.The vibrating means 33 , the amplitude w and the frequency of the oscillation are preferably determined by the control means 37 controlled. The amplitude w is controlled in the example so that the laser beam 21 to the middle 17a each of the welding lines 17 is blasted. The amplitude w is basically to be controlled based on a preset amplitude, and is set by a measurement result obtained from the measuring means 34 is measured, which, for example, the position of the center 17a for each of the welding lines can be. The frequency is also substantially controlled based on a preset frequency, and is adjusted by a measurement result obtained from the measuring means 34 is measured, which, for example, the position of the center 17a for each of the welding lines 17 is.
Bei dem Zufuhrmittel 36 wird gesteuert, ob oder ob nicht Schweißdraht 35 zugeführt wird, und auch die Drahtzufuhrrate wird durch das Steuermittel 37 gesteuert. Ob oder ob nicht der Schweißdraht 35 zugeführt wird, wird beruhend auf dem Messergebnis eingestellt, das von dem Messmittel 34 gemessen wird, was beispielsweise die Breite G der Schweißlinie 17 und die Wurzelöffnung sein können. Die Drahtzufuhrrate wird ebenfalls beruhend auf Messergebnissen eingestellt, die von dem Messmittel 34 gemessen werden, die beispielsweise die Breite G der Schweißlinie und die Wurzelöffnung sein können. Beruhend auf den Messergebnissen der Breite G der Schweißlinie 17, der Wurzelöffnung und ähnlichem wird eingestellt, ob Schweißdraht 35 zugeführt wird oder nicht, und auch die Drahtzufuhrrate wird eingestellt, wodurch es möglich ist, das Schweißen in geeigneter Form durchzuführen.In the feeding means 36 is controlled, whether or not welding wire 35 is supplied, and also the wire feed rate by the control means 37 controlled. Whether or not the welding wire 35 is adjusted based on the measurement result obtained by the measuring means 34 is measured, for example, the width G of the weld line 17 and the root opening can be. The wire feed rate is also adjusted based on measurement results obtained from the measuring means 34 can be measured, for example, the width G of the weld line and the root opening. Based on the measurement results of the width G of the weld line 17 , the root opening and the like are set, whether welding wire 35 is supplied or not, and also the wire feed rate is set, whereby it is possible to perform the welding in a suitable form.
Wie vorangehend beschrieben wurde, werden die Laserleistungsanstieg- und Absinkzeitdauer, die Laserleistung, wenn diese ansteigt oder absinkt, die Amplitude w und die Frequenz des Schwingens, die Zufuhrzeitdauer und die Drahtzufuhrrate und ähnliches beruhend auf den Messergebnissen des Messmittels 34 gesteuert, wodurch es möglich wird, das Schweißen in geeigneter Art durchzuführen, auch wenn die Mitte 17a, die Breite G und ähnliches für die Schweißlinien 17 in der Schweißrichtung sich ändern.As described above, the laser power increase and decrease time, the laser power as it increases or decreases, the amplitude w and the frequency of the swing, the feed time and the wire feed rate and the like are based on the measurement results of the measuring means 34 controlled, whereby it is possible to perform the welding in a suitable manner, even if the center 17a , the width G and the like for the welding lines 17 change in the welding direction.
Als Nächstes wird ein weiteres Schweißobjekt erläutert. 9 ist eine Querschnittsansicht, die als ein Beispiel eines weiteren Schweißobjekts ein Schweißverfahren eines Schweißbalgs zeigt.Next, another welding object will be explained. 9 FIG. 10 is a cross-sectional view showing a welding method of a welding bellows as an example of another welding object. FIG.
Ein Schweißbalg 40 enthält eine Mehrzahl von ringförmigen Metallplatten 41. Die Mehrzahl Metallplatten 41 sind miteinander in einer Art verbunden, so dass ihre inneren Randabschnitte miteinander und ihre äußeren Randabschnitte miteinander verschweißt werden. Die Mehrzahl Metallplatten 41 sind miteinander verbunden, um eine Balgform zu bilden, um so in Axialrichtung dehnbar zu sein, und wobei es in einem Zustand faltbar ist, indem die innere Luftdichtigkeit beibehalten wird. Das Schweißverfahren, das bei dieser Ausführungsform beschrieben ist, wird im Wesentlichen verwendet um die oben beschriebenen Schweißbalge 40 zu schweißen.A welding bellows 40 contains a plurality of annular metal plates 41 , The majority of metal plates 41 are connected to each other in a manner such that their inner edge portions are welded together and their outer edge portions are welded together. The majority of metal plates 41 are connected to each other to form a bellows shape so as to be expandable in the axial direction, and foldable in a state of maintaining the inner airtightness. The welding method described in this embodiment is basically used around the above-described welding bellows 40 to weld.
Wie es in der Figur gezeigt ist, werden beispielsweise bei den Schweißbalgen 40 äußere Randabschnitte von zwei Metallplatten 41 verschweißt. Bezüglich einer Schweißlinie 42, die an dem äußeren Randabschnitt von zwei Metallplatten 41 angeordnet ist, wie es vorangehend benannt wurde, sind die beiden Schweißlinien 42 parallel angeordnet. Das Verfahren des Schweißens, das bei dieser Ausführungsform beschrieben ist, wird für Schweißbalge 40, wie sie oben beschrieben sind, angewendet, wodurch es möglich wird, das Schweißen in geeigneter und effizienter Art durchzuführen.As shown in the figure, for example, in the sealing bellows 40 outer edge sections of two metal plates 41 welded. Regarding a welding line 42 at the outer edge portion of two metal plates 41 arranged, as it was named above, are the two welding lines 42 arranged in parallel. The method of welding described in this embodiment is for welding bellows 40 As described above, it is possible to carry out the welding in a suitable and efficient manner.
Bezüglich der Schweißbalge 40 des Beispiels werden die drei Schweißlinien 41, die an einem Endabschnitt angeordnet sind, gleichzeitig Laserverschweißt, wie es in der Zeichnung gezeigt ist. Genauer gesagt, während des Schwingens des Laserstrahls 21 in einer Richtung senkrecht zur Schweißrichtung wird der Laserstrahl 21 auf die jeweiligen Schweißlinien 42 der Reihe nach emittiert, und der Laserstrahl 21 wird auf die jeweilige Schweißlinien 42 wiederholt emittiert.Regarding the welding bellows 40 of the example will be the three welding lines 41 which are arranged at one end portion at the same time laser welding, as shown in the drawing. More specifically, during the oscillation of the laser beam 21 in a direction perpendicular to the welding direction, the laser beam 21 on the respective welding lines 42 emitted in turn, and the laser beam 21 is on the respective welding lines 42 repeatedly emitted.
In dem Fall der Schweißbalge 40 wird der Laserstrahl 21 auch in Schweißrichtung mit einer festen Geschwindigkeit bewegt. Bezüglich der Bewegung des Laserstrahls 21 in der Schweißrichtung kann der Laserstrahl 21 in einer Kreisrichtung in Bezug auf die Schweißbalge 40 bewegt werden, dessen Position fest bleibt, oder im Gegenzug können die Schweißbalge 40 in Bezug auf den Laserstrahl 21 gedreht werden, dessen Position fix ist.In the case of the welding bellows 40 becomes the laser beam 21 also moved in the welding direction at a fixed speed. Regarding the movement of the laser beam 21 in the welding direction, the laser beam 21 in a circular direction with respect to the welding bellows 40 be moved, whose position remains fixed, or in turn, the welding bellows 40 in relation to the laser beam 21 be rotated, whose position is fixed.
In dem Fall der drei Schweißlinien 42 wird beispielsweise die Emission des Laserstrahls 21 in der Reihenfolge von der Schweißlinie 42, die auf einer Seite ist, bis zur Schweißlinie 42 die auf der anderen Seite ist, durchgeführt, und dann wird der Laserstrahl 21 erneut zu der Schweißlinie 42, die auf der einen Seite ist, zurückkehren, und die Emission des Laserstrahls 21 wird in ähnlicher Weise durchgeführt. D. h., wenn die drei Schweißlinien 42 eingestellt sind, um die erste Schweißlinie 42, die zweite Schweißlinie 42 und dritte Schweißlinie 42 in der Reihe von einer Seite zu sein, wird der Laserstrahl 21 wiederholt auf die erste Schweißlinie 42, die zweite Schweißlinie 42, die dritte Schweißlinie 42, die erste Schweißlinie 42, die zweite Schweißlinie 42 und die dritte Schweißlinie 42 in der Reihenfolge emittiert werden.In the case of the three welding lines 42 For example, the emission of the laser beam 21 in the order of the welding line 42 which is on one side, to the welding line 42 which is on the other side, performed, and then the laser beam 21 again to the welding line 42 , which is on the one hand, return, and the emission of the laser beam 21 is done in a similar way. That is, if the three weld lines 42 are set to the first weld line 42 , the second welding line 42 and third weld line 42 Being in the row from one side becomes the laser beam 21 repeated on the first welding line 42 , the second welding line 42 , the third welding line 42 , the first welding line 42 , the second welding line 42 and the third welding line 42 be emitted in the order.
Offensichtlich kann der Laserstrahl 21 in einer solchen Art emittiert werden, dass der Laserstrahl 21 in der Reihenfolge von der Schweißlinie 42, die an einer Seite ist, zu der Schweißlinie 42, die an der anderen Seite ist, und dann zurück emittiert werden. In dem Beispiel kann der Laserstrahl 21 auch wiederholt auf die erste Schweißlinie 42, die zweite Schweißlinie 42, die dritte Schweißlinie 42, die zweite Schweißlinie 42 und die erste Schweißlinie 42 in dieser Reihenfolge emittiert werden.Obviously, the laser beam can 21 be emitted in such a way that the laser beam 21 in the order of the welding line 42 , which is on one side, to the welding line 42 , which is on the other side, and then emitted back. In the example, the laser beam 21 also repeated on the first welding line 42 , the second welding line 42 , the third welding line 42 , the second welding line 42 and the first welding line 42 be emitted in this order.
Entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform ist es möglich, eine Mehrzahl von Schweißlinien in geeigneter und effizienter Weise zu schweißen.According to the embodiment described above, it is possible to weld a plurality of welding lines in a suitable and efficient manner.
Während bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, sind diese Ausführungsformen nur als Beispiel gedacht und sind nicht beschränkend für den Schutzumfang der Erfindung zu verstehen. Tatsächlich können die beschriebenen Ausführungsformen in einer Vielzahl von Arten variiert werden, des Weiteren können verschiedene Weglassungen, Ersetzungen und Änderungen in der Form der Ausführungsformen, wie hier beschrieben wurden, durchgeführt werden, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Die beiliegenden Ansprüche und ihre Äquivalente sind beabsichtigt, um auch solche Formen und Modifikationen abzudecken, die in den Schutzumfang und Geist der Erfindung fallen.While particular embodiments have been described, these embodiments are intended as an example only and are not intended to be limiting of the scope of the invention. In fact, the described embodiments may be varied in a variety of ways, further, various omissions, substitutions, and changes in the form of the embodiments as described herein may be made without departing from the spirit of the invention. The appended claims and their equivalents are intended to cover also such forms and modifications that fall within the scope and spirit of the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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Proceedings of the 63rd Laser Materials Processing Conference (Mai 2005) „Application of high-power solid-state laser processing in heavy industry field” [0002] Proceedings of the 63rd Laser Materials Processing Conference (May 2005) "Application of high-power solid-state laser processing in the heavy industry field" [0002]
