JP2000301338A - Method and apparatus for arc-guided welding by laser beam - Google Patents
Method and apparatus for arc-guided welding by laser beamInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、狭開先内をアーク
溶接するレーザ光によるアーク誘導溶接方法及び装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arc induction welding method and apparatus using a laser beam for arc welding a narrow groove.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＴＩＧ（ｔｕｎｇｕｓｔｅｎ ｉｎｅｒ
ｔ ｇａｓ）溶接、ＭＩＧ（ｍｅｔａｌ ｉｎｅｒｔ
ｇａｓ）溶接、Ｃ０2溶接、ＭＡＧ（ｍｅｔａｌ ａｃ
ｔｉｖｅ ｇａｓ）溶接等を用いる溶接の場合は、図１
５に示すように、トーチ１を移動することによりウィー
ビングを行い、フィラー電極３と被加工物である母材２
との間に発生するアーク放電４により溶接を行う。さら
に、狭開先溶接を行う場合、トーチ１を開先内に挿入し
溶接するが、トーチ１をウィービングすることが出来な
いために、例えば、特開平５−１４６８７７号公報に記
載されているような方法により溶接が行われる。2. Description of the Related Art TIG (tungusten inner)
t gas) welding, MIG (metal inert)
gas) welding, C0 2 welding, MAG (metal ac
In the case of welding using active gas) welding or the like, FIG.
As shown in FIG. 5, weaving is performed by moving the torch 1, and the filler electrode 3 and the base material 2 as a workpiece are processed.
The welding is performed by the arc discharge 4 generated during the welding. Further, when performing narrow groove welding, the torch 1 is inserted into the groove and welding is performed. However, since the torch 1 cannot be weaved, for example, as described in JP-A-5-146877. Welding is performed by a suitable method.
【０００３】つまり、図１６に示すように、フィラー屈
曲ギア６により送給されるワイヤーを屈曲させて、開先
内の母材２間に溶接ビードを形成して溶接を行う。な
お、８は裏あて用治具である。また、図１７に示すよう
に、偏心したチップをモータ９及びベルト１０により回
転させ、フィラー供給ホース１１から供給されるフィラ
ーを回転させながら行う事により放電４の方向を制御す
る方法等がある。That is, as shown in FIG. 16, a wire fed by a filler bending gear 6 is bent to form a welding bead between base materials 2 in a groove, and welding is performed. Reference numeral 8 denotes a backing jig. As shown in FIG. 17, there is a method of controlling the direction of the discharge 4 by rotating the eccentric chip by the motor 9 and the belt 10 and rotating the filler supplied from the filler supply hose 11.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術にあっては、狭開先溶接の場合にアーク放電電極
（フィラー電極）３が母材２の側壁に接近すると、図１
８及び図１９に示すように、電極３と母材２の側壁との
間にアーク放電が発生し、溶接が安定して出来ない等の
問題が発生する。なお、５はアーク放電によるプラズマ
である。However, in the above prior art, when the arc discharge electrode (filler electrode) 3 approaches the side wall of the base material 2 in the case of narrow groove welding, FIG.
As shown in FIG. 8 and FIG. 19, an arc discharge occurs between the electrode 3 and the side wall of the base material 2, which causes a problem that welding cannot be performed stably. Reference numeral 5 denotes plasma generated by arc discharge.
【０００５】また、他のアーク溶接の場合でも、屈曲ワ
イヤ方式、偏心トーチ回転方式等いずれも溶接位置に正
確に誘導するものでないため、アーク放電の位置がワー
ク形状や電界の影響で溶接予定位置とは違う場所に放電
し安定した溶接が出来ない等の問題がある。In the case of other types of arc welding, neither the bent wire method nor the eccentric torch rotation method can accurately guide the welding position to the welding position. There is a problem that stable welding cannot be performed due to discharge in a different place.
【０００６】また、アーク放電を狭開先内で正確に移動
できないため、図１８に示すＡ部が未溶着部となり、溶
接欠陥となってしまう等の問題がある。In addition, since the arc discharge cannot be accurately moved within the narrow groove, there is a problem that the portion A shown in FIG. 18 becomes an unwelded portion and becomes a welding defect.
【０００７】つまり、図２０に示すように、電極３と母
材２の側壁との距離αが、電極３と母材２の開先底部と
の距離βより小の関係の場合は、アーク溶接時に、アー
ク放電プラズマ５が側壁に発生してしまう。そのため、
図２１に示すように、開先側壁は溶着金属３０により溶
着されるが、開先底部が未溶着部３１となってしまう。That is, as shown in FIG. 20, when the distance α between the electrode 3 and the side wall of the base material 2 is smaller than the distance β between the electrode 3 and the groove bottom of the base material 2, arc welding is performed. Sometimes, arc discharge plasma 5 is generated on the side wall. for that reason,
As shown in FIG. 21, the groove side wall is welded by the weld metal 30, but the groove bottom becomes an unwelded portion 31.
【０００８】開先底部に未溶着部を発生させないように
するためには、開先角を４５度から９０度程度まで拡張
することが考えられるが、このようにすると、溶着すべ
き部分が膨大となり、溶接時間が長くなってしまう。さ
らに、溶融するフィラー材も大量に消費しなければなら
ず、溶接コストが増加してしまう。In order to prevent the formation of unwelded portions at the bottom of the groove, it is conceivable to extend the groove angle from 45 degrees to about 90 degrees. And the welding time becomes longer. Further, a large amount of filler material to be melted must be consumed, which increases the welding cost.
【０００９】他の方法としては、溶着作業後、裏面から
未溶着部をガウジングし、再度、裏面から溶接すること
が考えられる。しかしながら、この方法では、ガウジン
グや再度の溶接に時間が必要であり、コストも増加して
しまう。さらに、裏面からのガウジング自体が困難であ
る場合も考えられる。As another method, it is conceivable that after welding, gouging is performed on the unwelded portion from the back surface and welding is performed again from the back surface. However, this method requires time for gouging and re-welding, and increases the cost. Further, it is conceivable that gouging itself from the back surface is difficult.
【００１０】従来の技術において、レーザ光によりアー
クを誘導する例が、特開昭６２−２６３８６９号公報に
記載されているが、必ずしも確実に正確な位置にアーク
を誘導するに十分なものではない。つまり、レーザ光に
より、アークが所望の部分に発生した後、発生したアー
クによるプラズマが作用し、図２０に示した現象が起こ
るからである。In the prior art, an example in which an arc is guided by a laser beam is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-263869, but it is not always sufficient to reliably guide the arc to an accurate position. . That is, after an arc is generated in a desired portion by the laser beam, plasma generated by the generated arc acts, and the phenomenon shown in FIG. 20 occurs.
【００１１】また、溶接学会全国大会講演概要、第６０
集（’９７−４）の「ＣＯ2レーザによるアークの揺
動」に記載されているように、ＴＩＧアークのレーザ誘
導により高速の表面処理を行ったものがある。しかし、
この場合、ＴＩＧの電極とワークとのギャップが広く、
移動速度が高速であり、ＴＩＧアーク単体で溶接できる
領域ではなく、ＴＩＧアークの指向性が母材付近で失わ
れる領域である。そのため、ＴＩＧアークの正確な誘導
は困難である。In addition, the summary of the lectures of the National Meeting of the Japan Welding Society, No. 60
Collecting, as described in the "swing of the arc by a CO 2 laser" in the ('97 -4), there is subjected to high speed of the surface treated by the laser induced TIG arc. But,
In this case, the gap between the TIG electrode and the work is wide,
This is a region where the moving speed is high and the TIG arc alone cannot be welded, but a region where the directivity of the TIG arc is lost near the base metal. Therefore, it is difficult to accurately guide the TIG arc.
【００１２】本発明の目的は、上記問題点を鑑み、安定
したアーク溶接を狭開先内の底部及び角部の位置に正確
に行う事が可能であり、かつ、アーク放電を安定化する
事ができるレーザによるアーク誘導溶接方法及び装置を
実現することである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to be able to perform stable arc welding accurately at the bottom and corner positions in a narrow groove and to stabilize arc discharge. It is an object of the present invention to realize a method and an apparatus for arc induction welding using a laser.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成される。 （１）レーザ光によるアーク誘導溶接方法において、ア
ーク電極と被溶接物との間に、パルス状又は交流の電圧
を印加し、アーク溶接を行う際に、レーザ光を上記被溶
接物の溶接予定位置に照射してプラズマ及び金属蒸気を
発生させ、アーク放電を上記レーザ光を照射した溶接予
定位置に誘導しアーク溶接を行う。In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. (1) In the arc induction welding method using laser light, a pulsed or alternating voltage is applied between an arc electrode and an object to be welded. The position is irradiated to generate plasma and metal vapor, and the arc discharge is guided to the welding scheduled position irradiated with the laser light to perform arc welding.
【００１４】（２）好ましくは、上記（１）において、
上記被溶接物は狭開先内の溶接予定部である。(2) Preferably, in the above (1),
The workpiece is a portion to be welded within the narrow groove.
【００１５】（３）また、好ましくは、上記（１）にお
いて、上記レーザ光は、上記溶接予定位置に対して揺動
すること。(3) Preferably, in the above (1), the laser beam swings with respect to the welding expected position.
【００１６】（４）レーザ光によるアーク誘導溶接装置
において、アーク電極と被溶接物との間に、パルス状又
は交流の電圧を印加する電圧印加手段と、アーク溶接を
行う際に、レーザ光を上記被溶接物の狭開先内の溶接予
定部に照射するレーザ照射手段と、上記電圧印加手段及
びレーザ照射手段の動作を制御する制御手段とを備え、
レーザ光を上記被溶接物の溶接予定部に照射してプラズ
マ及び金属蒸気を発生させ、アーク放電を上記レーザ光
を照射した上記溶接予定部に誘導しアーク溶接を行う。(4) In an arc induction welding apparatus using laser light, voltage applying means for applying a pulsed or alternating voltage between an arc electrode and an object to be welded; Laser irradiating means for irradiating a portion to be welded within the narrow groove of the workpiece, and control means for controlling the operation of the voltage applying means and the laser irradiating means,
The laser beam is applied to the to-be-welded portion of the workpiece to generate plasma and metal vapor, and arc discharge is guided to the to-be-welded portion to which the laser beam has been applied to perform arc welding.
【００１７】（５）レーザ光によるアーク誘導溶接装置
において、アーク電極と被溶接物との間に、パルス状又
は交流の電圧を印加する電圧印加手段と、アーク溶接を
行う際に、レーザ光を上記被溶接物の溶接予定位置に照
射するレーザ照射手段と、上記レーザ光を上記被溶接物
の溶接予定位置に対して揺動する揺動手段と、上記電圧
印加手段、レーザ照射手段及び揺動手段の動作を制御す
る制御手段とを備え、レーザ光を上記被溶接物の溶接予
定位置に照射してプラズマ及び金属蒸気を発生させ、ア
ーク放電を上記レーザ光を照射した上記溶接予定位置部
に誘導しアーク溶接を行う。(5) In an arc induction welding apparatus using laser light, voltage applying means for applying a pulsed or alternating voltage between an arc electrode and a workpiece is provided. Laser irradiating means for irradiating the scheduled welding position of the workpiece, oscillating means for oscillating the laser beam with respect to the scheduled welding position of the workpiece, voltage applying means, laser irradiating means and oscillating Control means for controlling the operation of the means, irradiating the laser beam to the welding scheduled position of the workpiece to generate plasma and metal vapor, and arc discharge to the welding scheduled position portion irradiated with the laser beam Induction and arc welding.
【００１８】アーク電圧を、パルス状又は交流とするた
め、レーザ光に誘導されて、このレーザ光の照射位置に
アーク放電の発生が開始された後、アーク放電によるプ
ラズマでアークがレーザ光の照射位置とは異なる位置に
誘導される前に、アーク放電電圧が低下され、アーク放
電によるプラズマが消失又は弱められる。そして、アー
ク放電によるプラズマが消失した後、アーク電圧が上昇
され、レーザ光の照射位置でのアーク溶接が継続され
る。Since the arc voltage is pulsed or alternating current, the arc is induced by a laser beam, and after an arc discharge is started at the irradiation position of the laser beam, the arc is irradiated with the plasma by the arc discharge. Before being directed to a different location, the arc discharge voltage is reduced and the plasma from the arc discharge is extinguished or weakened. Then, after the plasma due to the arc discharge disappears, the arc voltage is increased, and the arc welding at the laser beam irradiation position is continued.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】まず、本発明の原理について説明
する。図１は、ＴＩＧ溶接の場合におけるレーザ光によ
るアーク放電の誘導を説明する図である。図１におい
て、溶接用トーチ１はＴＩＧ溶接用のトーチであり、放
電電極１２には、母材２に接続された母材電極１４によ
り、母材２との間に交流もしくはパルス状の電圧が印加
されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the principle of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating induction of arc discharge by laser light in the case of TIG welding. In FIG. 1, a welding torch 1 is a torch for TIG welding, and an AC or pulse voltage is applied to a discharge electrode 12 between the base material 2 and a base material electrode 14 connected to the base material 2. Has been applied.
【００２０】また、トーチ１からはアルゴンガスが噴射
されている。このとき、母材２の溶接予定位置にレーザ
１６集光レンズ１５を介して照射すると、照射されたレ
ーザ１６によりプラズマ１３が溶接母材２の上記予定位
置に発生させられる。An argon gas is injected from the torch 1. At this time, when the welding position of the base material 2 is irradiated through the laser 16 condensing lens 15, the irradiated laser 16 generates the plasma 13 at the predetermined position of the welding base material 2.
【００２１】プラズマ１３は、導電性が外部雰囲気より
高く、電極１２と母材２との電位差により、電極１２が
マイナスの場合はプラズマ１３の方向にアーク放電し、
レーザ照射位置に誘導される。電極１２がプラスの場合
はレーザ照射点からアーク放電し、プラズマ１３の領域
を通って電極１２に放電する。The plasma 13 is higher in conductivity than the external atmosphere, and is arc-discharged in the direction of the plasma 13 when the electrode 12 is negative due to the potential difference between the electrode 12 and the base material 2.
It is guided to the laser irradiation position. When the electrode 12 is positive, arc discharge occurs from the laser irradiation point, and discharge to the electrode 12 passes through the region of the plasma 13.
【００２２】電極１２と母材２との間に印加されるので
電圧が交流の場合は、電極１２と母材２の極性が交互に
変化するため、上記の現象が交互に発生し、放電され
る。このとき、母材２がマイナスの場合に、レーザスポ
ットを起点にアーク放電が発生するが、これはレーザ照
射により母材２が局所的に加熱され、熱電子が放出され
やすい状態になっているためである。また、このアーク
放電は、レーザ１６によりプラズマ１３が発生させられ
ているため、母材２の状態や電極１２の状態に関わらず
安定したアーク放電を可能にする。When the voltage is alternating current because the voltage is applied between the electrode 12 and the base material 2, the polarity of the electrode 12 and the base material 2 changes alternately. You. At this time, when the base material 2 is negative, an arc discharge is generated starting from the laser spot. However, the base material 2 is locally heated by the laser irradiation, and the thermoelectrons are easily emitted. That's why. In addition, since the plasma 16 is generated by the laser 16 in the arc discharge, stable arc discharge can be performed regardless of the state of the base material 2 or the state of the electrode 12.
【００２３】図２及び図３は、従来の技術におけるレー
ザ誘導溶接の原理を説明する図であり、図４及び図５
は、本発明の原理を説明する図である。図２の（ａ）、
図３の（ａ）において、アークの出力が一定電圧である
場合、レーザ１６によりプラズマ１３が発生した後、ア
ーク電極３と母材２との間の電圧によりアーク放電の発
生が開始される。FIGS. 2 and 3 are views for explaining the principle of laser induction welding in the prior art, and FIGS.
FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the present invention. FIG. 2 (a),
In FIG. 3A, when the output of the arc is a constant voltage, after the plasma 16 is generated by the laser 16, the generation of the arc discharge is started by the voltage between the arc electrode 3 and the base material 2.
【００２４】その後、図２の（ｂ）、図３の（ｂ）に示
すように、アーク放電により周囲にプラズマ５が発生す
る。これにより、レーザ１６によるプラズマ１３のアー
ク誘導効果が薄れる。このため、図２の（ｃ）、図３の
（ｃ）に示すように、アーク放電が、電極３と母材２と
の間の近い位置に移動してしまい、所望の部分への溶接
が困難となる。Thereafter, as shown in FIG. 2B and FIG. 3B, a plasma 5 is generated around by the arc discharge. Thus, the effect of the laser 16 for inducing the arc of the plasma 13 is reduced. For this reason, as shown in FIG. 2C and FIG. 3C, the arc discharge moves to a position close to the position between the electrode 3 and the base material 2, and welding to a desired portion is not performed. It will be difficult.
【００２５】これに対して、本発明においては、図４及
び図５に示すように、アーク放電電圧をパルス状もしく
は、交流にすることにより、アーク放電の誘導幅を正確
に広げることができ、かつ、安定して誘導できるように
なる。On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 4 and FIG. 5, the arc discharge voltage can be pulsed or AC, so that the induction width of the arc discharge can be accurately expanded. In addition, stable guidance can be provided.
【００２６】これは、図４の（ａ）、図５の（ａ）に示
すように、初期状態において、アーク放電によるプラズ
マ５は発生しておらず、この状態では、アーク放電はレ
ーザ１６によりプラズマ１３が発生しているレーザ１６
照射位置に誘導されている。This is because, as shown in FIG. 4A and FIG. 5A, in the initial state, the plasma 5 due to the arc discharge is not generated. Laser 16 in which plasma 13 is generated
It has been guided to the irradiation position.
【００２７】その後、図４の（ｂ）、図５の（ｂ）に示
すように、アーク放電によりプラズマ５が発生し溶接が
始まる。そして、パルス状に放電電圧が印加されるた
め、放電電圧が下がり、プラズマ５の発生が弱められ
る。その後、図４の（ｃ）、図５の（ｃ）に示すよう
に、アーク電圧を上げることにより、レーザ１６の照射
位置に放電４を誘導することが可能となる。この現象は
アーク電圧が交流の場合も同様である。Thereafter, as shown in FIGS. 4 (b) and 5 (b), plasma 5 is generated by the arc discharge and welding starts. Then, since the discharge voltage is applied in a pulse shape, the discharge voltage is reduced, and the generation of the plasma 5 is weakened. Thereafter, as shown in FIG. 4C and FIG. 5C, by increasing the arc voltage, the discharge 4 can be induced at the irradiation position of the laser 16. This phenomenon is the same when the arc voltage is alternating current.
【００２８】このように、本発明においては、アーク放
電電圧を、パルス状又は交流とするため、レーザ光に誘
導されて、このレーザ光の照射位置にアーク放電の発生
が開始された後、アーク放電によるプラズマでアークが
レーザ光の照射位置とは異なる位置に誘導される前に、
アーク放電電圧が低下され、アーク放電によるプラズマ
が消失又は弱められる。そして、アーク放電によるプラ
ズマが消失又は弱められた後、アーク電圧が上昇され、
レーザ光の照射位置でのアーク溶接が継続される。As described above, in the present invention, since the arc discharge voltage is pulsed or AC, the arc discharge voltage is induced by the laser light, and after the start of the arc discharge at the irradiation position of the laser light, the arc discharge voltage is changed. Before the arc is guided to a position different from the irradiation position of the laser beam by the plasma by the discharge,
The arc discharge voltage is reduced, and the plasma due to the arc discharge is extinguished or weakened. Then, after the plasma due to the arc discharge is extinguished or weakened, the arc voltage is increased,
Arc welding at the laser beam irradiation position is continued.
【００２９】したがって、図６及び図７に示すように、
狭開先の底部を溶接する場合には、この底部にレーザ光
１６を照射して、アーク放電を誘導し、その後、アーク
によるプラズマが電極３と側壁との間に発生し、アーク
が電極３と側壁との間に発生する前に、アーク放電電圧
を低下するように構成すれば、狭開先底部を溶着金属１
９により確実に溶接することができる。Therefore, as shown in FIGS. 6 and 7,
When the bottom of the narrow groove is welded, the bottom is irradiated with laser light 16 to induce arc discharge. Thereafter, plasma by the arc is generated between the electrode 3 and the side wall, and the arc is generated. If the arc discharge voltage is reduced before the gap is formed between the gap and the side wall, the narrow groove bottom is welded to the weld metal 1.
9 enables reliable welding.
【００３０】本発明によるレーザ光によるアーク誘導溶
接方法を実施する場合には、図８、図９、図１０に示す
ように、レーザ１６の照射位置にアーク放電を誘導し、
電極３とワーク（母材）２との間にアーク放電を発生さ
せ、狭開先溶接を行う。さらに、開先内でレーザ１６の
スポットを揺動（ウェービング）させる事により、アー
クを開先内で誘導する事ができ、安定して狭開先内の底
部に向けアーク放電を発生させることができる。When the arc induction welding method using laser light according to the present invention is carried out, an arc discharge is induced at the irradiation position of the laser 16 as shown in FIGS.
Arc discharge is generated between the electrode 3 and the work (base material) 2 to perform narrow groove welding. Further, by oscillating (waving) the spot of the laser 16 in the groove, the arc can be guided in the groove, and an arc discharge can be stably generated toward the bottom in the narrow groove. it can.
【００３１】ここで、レーザスポットの移動方法は、レ
ーザ光１６自体を移動させる方法の他に、図１１に示す
ように、レンズ１５を移動する方法がある。また、図１
２に示すように、レーザ光１６をミラー１７に反射させ
て、反射させたレーザ光１６を集光レンズ１５を介して
母材２に照射させ、ミラー１７を回動させ、レーザ光１
６を移動させる方法がある。Here, as a method of moving the laser spot, there is a method of moving the lens 15 as shown in FIG. 11 in addition to the method of moving the laser beam 16 itself. FIG.
As shown in FIG. 2, the laser beam 16 is reflected by the mirror 17, the reflected laser beam 16 is irradiated on the base material 2 through the condenser lens 15, and the mirror 17 is rotated, so that the laser beam 1
6 can be moved.
【００３２】また、図１３に示すように、集光レンズ１
５の上部にヴェッジ基板１８を配置し、このヴェッジ基
板１８を回転させることでレーザ光１６を移動する方法
がある。Further, as shown in FIG.
There is a method of disposing a wedge substrate 18 on the upper part of the laser beam 5 and moving the laser beam 16 by rotating the wedge substrate 18.
【００３３】上述のような方法により、レーザ光１６の
照射位置を開先内で移動することで、側壁に放電するこ
となしに安定して開先底部のアーク溶接が可能となる。
また、これにより、図１５、図１６及び図１７に示した
ように、ワイヤーを屈曲させたり、電極３を移動させた
りする必要無しに、かつ、ワーク２の形状に影響を受け
ること無く、安定して正確にアーク溶接を行うことが可
能となる。By moving the irradiation position of the laser beam 16 within the groove by the method described above, the arc welding of the groove bottom can be stably performed without discharging the side wall.
In addition, as shown in FIGS. 15, 16 and 17, there is no need to bend the wire or move the electrode 3, and without being affected by the shape of the work 2, Thus, accurate arc welding can be performed.
【００３４】つまり、本発明によれば、安定したアーク
溶接を狭開先内の底部及び角部の位置に正確に行う事が
可能であり、かつ、アーク放電を安定化する事ができる
レーザ光によるアーク誘導溶接方法を実現することがで
きる。That is, according to the present invention, a stable arc welding can be accurately performed at the positions of the bottom and the corner in the narrow groove, and the laser light capable of stabilizing the arc discharge can be obtained. Can be realized.
【００３５】図１４は、本発明のレーザ光によるアーク
誘導溶接方法を実施するためのアーク誘導溶接装置の概
略構成図である。図１４において、アーク電源２９から
のアーク電圧は、電極ケーブル２３を介して溶接用トー
チ１に供給されるとともに、電極ケーブル２４を介して
テーブル２２上に配置されたワーク２に供給される。ま
た、レーザ電源２７に接続されたレーザ発振器２６から
発生されるレーザ光１６は、光ファイバー２１及び集光
ユニット１９を介してワーク２に照射される。FIG. 14 is a schematic structural view of an arc induction welding apparatus for performing the arc induction welding method using laser light according to the present invention. In FIG. 14, an arc voltage from an arc power supply 29 is supplied to the welding torch 1 via an electrode cable 23 and is also supplied to a work 2 arranged on a table 22 via an electrode cable 24. The work 2 is irradiated with the laser light 16 generated from the laser oscillator 26 connected to the laser power supply 27 via the optical fiber 21 and the condensing unit 19.
【００３６】集光ユニット１９は、必要に応じてオシレ
ートユニット２０により移動され、レーザ光１６がワー
ク２上で移動される。The condensing unit 19 is moved by the oscillating unit 20 as necessary, and the laser light 16 is moved on the work 2.
【００３７】これらトーチ１、集光ユニット１９、オシ
レートユニット２０は、溶接用ロボット２５に取り付け
られている。そして、コントロールユニット２８によ
り、オシレートユニット２０、テーブル２２、ロボット
２５、レーザ電源２７、アーク電源２９の動作が制御さ
れる。The torch 1, the condenser unit 19 and the oscillating unit 20 are mounted on a welding robot 25. The operation of the oscillation unit 20, the table 22, the robot 25, the laser power supply 27, and the arc power supply 29 is controlled by the control unit 28.
【００３８】つまり、コントロールユニット２８によ
り、上述した本発明のレーザ光によるアーク誘導溶接方
法が実行される。まず、コントロールユニット２８は、
ロボット２５を動作せるとともに、テーブル２２を移動
させてレーザ光１６がワーク２の所望の位置に照射され
る位置にワーク２を移動させる。続いて、コントロール
ユニット２８は、アーク電源２９を制御してトーチ１の
電極とワーク２との間に、パルス状又は交流電圧のアー
ク放電電圧の印加を開始させる。In other words, the control unit 28 executes the above-described arc induction welding method using laser light of the present invention. First, the control unit 28
While the robot 25 is operated, the table 22 is moved to move the work 2 to a position where the laser light 16 is applied to a desired position of the work 2. Subsequently, the control unit 28 controls the arc power supply 29 to start application of a pulsed or alternating voltage arc discharge voltage between the electrode of the torch 1 and the work 2.
【００３９】次に、コントロールユニット２８は、レー
ザ電源２７を制御して、レーザ発振器２６からのレーザ
光１６をワーク２に照射させる。この場合、コントロー
ルユニット２８は、オシレートユニット２０を動作さ
せ、レーザ光１６のウェービングを行う。そして、コン
トロールユニット２０は、ロボット２５、テーブル２２
の動作を制御して、ワーク２を所望の溶接線に沿って溶
接させる。Next, the control unit 28 controls the laser power supply 27 to irradiate the work 2 with the laser light 16 from the laser oscillator 26. In this case, the control unit 28 operates the oscillator unit 20 to perform the waving of the laser light 16. The control unit 20 includes a robot 25, a table 22
Is controlled to weld the work 2 along a desired welding line.
【００４０】上述した本発明によれば、安定したアーク
溶接を狭開先内の底部及び角部の位置に正確に行う事が
可能であり、かつ、アーク放電を安定化する事ができる
レーザ光によるアーク誘導溶接装置を実現することがで
きる。According to the present invention described above, a stable arc welding can be accurately performed at the bottom and corner positions in a narrow groove, and a laser beam capable of stabilizing arc discharge. Can be realized.
【００４１】なお、パルス状のアーク放電電圧のパルス
間隔は、アーク放電プラズマが消失若しくは弱くなるの
に必要な時間、例えば、約コンマ数ｍｓ以上であればよ
い。The pulse interval of the pulsed arc discharge voltage may be a time necessary for the arc discharge plasma to disappear or weaken, for example, about a few milliseconds or more.
【００４２】[0042]
【発明の効果】本発明によれば、安定したアーク溶接を
狭開先内の底部及び角部の位置に正確に行う事が可能で
あり、かつ、アーク放電を安定化する事ができるレーザ
によるアーク誘導溶接方法及び装置を実現することがで
きる。According to the present invention, it is possible to stably perform arc welding at the bottom and corner positions in a narrow groove and to stabilize arc discharge by using a laser. An arc induction welding method and apparatus can be realized.
【図１】ＴＩＧ溶接の場合におけるレーザ光によるアー
ク放電の誘導を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating induction of arc discharge by laser light in the case of TIG welding.
【図２】従来の技術におけるレーザ誘導溶接の原理を説
明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of laser induction welding in a conventional technique.
【図３】従来の技術におけるレーザ誘導溶接の原理を説
明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of laser induction welding in a conventional technique.
【図４】本発明の原理を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
【図５】本発明の原理を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
【図６】本発明により狭開先の底部の溶接を行っている
状態の説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing a state where the bottom of the narrow groove is being welded according to the present invention.
【図７】本発明により狭開先の底部の溶接を行った状態
を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a state where the bottom of the narrow groove is welded according to the present invention.
【図８】狭開先の場合において、本発明におけるレーザ
の誘導作用によりウェービングをする様子を示す図であ
る。FIG. 8 is a diagram showing a state where webbing is performed by a laser guiding action in the present invention in the case of a narrow groove.
【図９】狭開先の場合において、本発明におけるレーザ
の誘導作用によりウェービングをする様子を示す図であ
る。FIG. 9 is a diagram showing a state where webbing is performed by a laser guiding action in the present invention in the case of a narrow groove.
【図１０】狭開先の場合において、本発明におけるレー
ザの誘導作用によりウェービングをする様子を示す図で
ある。FIG. 10 is a diagram showing a state where webbing is performed by a laser guiding action in the present invention in the case of a narrow groove.
【図１１】レーザスポットを移動する場合の一例を示す
図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a case where a laser spot is moved.
【図１２】レーザスポットを移動する場合の他の例を示
す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating another example of moving a laser spot.
【図１３】レーザスポットを移動する場合のさらに他の
例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing still another example of moving a laser spot.
【図１４】本発明の一実施形態であるレーザアーク誘導
溶接装置の概略構成図である。FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a laser arc induction welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図１５】従来において、ＭＡＧ溶接を行う場合のウェ
ービングのようすを示す図である。FIG. 15 is a view showing a state of waving when performing MAG welding in the related art.
【図１６】従来において、狭開先溶接を行う場合の屈曲
ワイヤーを用いたウェービングのようすを示す図であ
る。FIG. 16 is a view showing a state of waving using a bent wire when performing narrow groove welding in the related art.
【図１７】従来において、狭開先溶接を行う場合のトー
チ回転方式を用いたウェービングのようすを示す図であ
る。FIG. 17 is a diagram showing a state of waving using a torch rotation method when performing narrow groove welding in the related art.
【図１８】従来技術において、図１６に示した狭開先の
溶接を行う場合において、アーク放電が側壁に発生する
状態を示す図である。FIG. 18 is a view showing a state in which arc discharge occurs on a side wall when performing welding of a narrow groove shown in FIG. 16 in the conventional technique.
【図１９】従来技術において、図１７に示した狭開先の
溶接を行う場合において、アーク放電が側壁に発生する
状態を示す図である。FIG. 19 is a view showing a state in which arc discharge is generated on a side wall when performing welding of a narrow groove shown in FIG. 17 in a conventional technique.
【図２０】従来技術において、狭開先の溶接を行う場合
において、アーク放電が側壁に発生する状態を示す図で
ある。FIG. 20 is a view showing a state in which arc discharge occurs on a side wall when performing welding with a narrow groove in a conventional technique.
【図２１】従来技術において、狭開先の溶接を行う場合
において、狭開先底部が溶接されていない状態の説明図
である。FIG. 21 is an explanatory view showing a state in which a narrow groove bottom is not welded when performing narrow groove welding in the related art.
１ 溶接用トーチ ２ 母材（ワーク） ３ フィラー電極 ４ アーク放電 ５ アーク放電によるプラズマ ６ フィラー屈曲用ギア ７ 溶接ビード ８ 裏あて用治具 ９ モータ １０ ベルト １１ フィラー送給ホース １２ 放電電極 １３ レーザによるプラズマ １４ 母材電極 １５ 集光レンズ １６ レーザ光 １７ ミラー １８ ヴェッジ基板 １９ 溶着金属 ２０ オシレートユニット ２１ 光ファイバー ２２ テーブル ２３、２４ 電極ケーブル ２５ ロボット ２６ レーザ発振器 ２７ レーザ電源 ２８ コントロールユニット ２９ アーク電源 REFERENCE SIGNS LIST 1 welding torch 2 base material (work) 3 filler electrode 4 arc discharge 5 plasma by arc discharge 6 filler bending gear 7 welding bead 8 backing jig 9 motor 10 belt 11 filler feeding hose 12 discharge electrode 13 laser Plasma 14 Base material electrode 15 Condenser lens 16 Laser beam 17 Mirror 18 Vedge substrate 19 Weld metal 20 Oscillating unit 21 Optical fiber 22 Table 23, 24 Electrode cable 25 Robot 26 Laser oscillator 27 Laser power supply 28 Control unit 29 Arc power supply
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三柳 直毅 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 山本 光 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 高谷 透 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB07 BB08 BB09 DD01 DD04 DF06 DG03 4E068 AH00 CA09 CD01 CD14 CE03 4E082 AA03 AA04 AA08 BA02 BA04 EA02 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Naoki Miyanagi 650, Kandamachi, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. (72) Inventor Hikaru Yamamoto 650, Kandamachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi, Ltd. (72) Inventor Toru Takaya 650, Kandamachi, Tsuchiura-shi, Ibaraki Prefecture Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.F-term in Tsuchiura Plant (Reference) AA03 AA04 AA08 BA02 BA04 EA02
Claims (5)
て、 アーク電極と被溶接物との間に、パルス状又は交流の電
圧を印加し、アーク溶接を行う際に、レーザ光を上記被
溶接物の溶接予定位置に照射してプラズマ及び金属蒸気
を発生させ、アーク放電を上記レーザ光を照射した溶接
予定位置に誘導しアーク溶接を行うことを特徴とするレ
ーザ光によるアーク誘導溶接方法。In an arc induction welding method using a laser beam, a pulsed or alternating voltage is applied between an arc electrode and an object to be welded. An arc induction welding method using laser light, comprising irradiating a welding target position to generate plasma and metal vapor, guiding arc discharge to the welding target position irradiated with the laser light, and performing arc welding.
溶接方法において、上記被溶接物は狭開先内の溶接予定
部であることを特徴とするレーザ光によるアーク誘導溶
接方法。2. The arc induction welding method using laser light according to claim 1, wherein the workpiece is a portion to be welded within a narrow groove.
溶接方法において、上記レーザ光は、上記溶接予定位置
に対して揺動することを特徴とするレーザ光によるアー
ク誘導溶接方法。3. The arc induction welding method using laser light according to claim 1, wherein the laser light swings with respect to the welding expected position.
て、 アーク電極と被溶接物との間に、パルス状又は交流の電
圧を印加する電圧印加手段と、 アーク溶接を行う際に、レーザ光を上記被溶接物の狭開
先内の溶接予定部に照射するレーザ照射手段と、 上記電圧印加手段及びレーザ照射手段の動作を制御する
制御手段と、 を備え、レーザ光を上記被溶接物の溶接予定部に照射し
てプラズマ及び金属蒸気を発生させ、アーク放電を上記
レーザ光を照射した上記溶接予定部に誘導しアーク溶接
を行うことを特徴とするレーザ光によるアーク誘導溶接
装置。4. An arc induction welding apparatus using laser light, comprising: voltage applying means for applying a pulsed or alternating voltage between an arc electrode and an object to be welded; Laser irradiation means for irradiating a portion to be welded within the narrow groove of the work to be welded; and control means for controlling the operations of the voltage applying means and the laser irradiation means. An arc induction welding apparatus using laser light, characterized in that plasma and metal vapor are generated by irradiating the laser beam to a welding portion, and arc discharge is guided to the welding target portion to which the laser beam has been irradiated to perform arc welding.
て、 アーク電極と被溶接物との間に、パルス状又は交流の電
圧を印加する電圧印加手段と、 アーク溶接を行う際に、レーザ光を上記被溶接物の溶接
予定位置に照射するレーザ照射手段と、 上記レーザ光を上記被溶接物の溶接予定位置に対して揺
動する揺動手段と、 上記電圧印加手段、レーザ照射手段及び揺動手段の動作
を制御する制御手段と、 を備え、レーザ光を上記被溶接物の溶接予定位置に照射
してプラズマ及び金属蒸気を発生させ、アーク放電を上
記レーザ光を照射した上記溶接予定位置部に誘導しアー
ク溶接を行うことを特徴とするレーザ光によるアーク誘
導溶接装置。5. An arc induction welding apparatus using laser light, comprising: voltage applying means for applying a pulsed or alternating voltage between an arc electrode and an object to be welded; Laser irradiating means for irradiating a scheduled welding position of the workpiece, oscillating means for oscillating the laser beam with respect to the scheduled welding position of the workpiece, voltage applying means, laser irradiating means and oscillating means Control means for controlling the operation of the above, comprising: irradiating the laser beam to the welding scheduled position of the workpiece to generate plasma and metal vapor, and arc discharge to the welding scheduled position portion irradiated with the laser beam An arc induction welding apparatus using laser light, which performs induction and arc welding.
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP2002192363A (en) * | 2000-12-26 | 2002-07-10 | Daihen Corp | Laser irradiation ac arc welding method |
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1999
- 1999-04-23 JP JP11564399A patent/JP3392072B2/en not_active Expired - Fee Related
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