JP2003025081A - パルスレーザ照射パルスアーク溶接方法 - Google Patents
パルスレーザ照射パルスアーク溶接方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 消耗電極パルスアーク溶接のアーク発生部の
被溶接物表面にパルスレーザを照射して溶接を行うパル
スレーザ照射パルスアーク溶接方法において、パルスア
ーク溶接のピーク期間Ｔｐ又はベース期間Ｔｂとパルス
レーザのレーザ出力期間Ｔｒとが全く同期していないた
めに、レーザの被溶接物へのエネルギー吸収率が低くな
る。 【解決手段】 本発明は、パルスアーク溶接のピーク期
間Ｔｐの開始時点又は開始時点から予め定めた遅延時間
経過した時点からパルスレーザのレーザ出力期間Ｔｒを
同期して開始するパルスレーザ照射パルスアーク溶接方
法である。
被溶接物表面にパルスレーザを照射して溶接を行うパル
スレーザ照射パルスアーク溶接方法において、パルスア
ーク溶接のピーク期間Ｔｐ又はベース期間Ｔｂとパルス
レーザのレーザ出力期間Ｔｒとが全く同期していないた
めに、レーザの被溶接物へのエネルギー吸収率が低くな
る。 【解決手段】 本発明は、パルスアーク溶接のピーク期
間Ｔｐの開始時点又は開始時点から予め定めた遅延時間
経過した時点からパルスレーザのレーザ出力期間Ｔｒを
同期して開始するパルスレーザ照射パルスアーク溶接方
法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、消耗電極パルスア
ーク溶接のアーク発生部又はその周辺部の被溶接物表面
に、パルスレーザを照射して溶接を行うパルスレーザ照
射パルスアーク溶接方法の改良に関する。
ーク溶接のアーク発生部又はその周辺部の被溶接物表面
に、パルスレーザを照射して溶接を行うパルスレーザ照
射パルスアーク溶接方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ、半導体
レーザ等による被溶接物へのレーザの照射と消耗電極ガ
スシールドアーク溶接とを同時に使用する複合型のレー
ザ照射アーク溶接方法が知られている。この複合溶接方
法は、アーク発生部に高密度エネルギーのレーザを照射
することによって、３〜７［ｍ／min］程度の超高速溶
接を行うことができる。一般的に、上記の消耗電極ガス
シールドアーク溶接方法として、直流又は交流パルスア
ーク溶接方法を使用すると、スパッタ発生量が少なくビ
ード外観の美しい良好な溶接品質を得ることができる。
さらに、上記のレーザに、パルス状のレーザを出力する
パルスレーザを使用すると、熱効率及び溶接品質が向上
することが知られている。これは、レーザの平均出力値
が同一のときに、パルスレーザの方が連続出力のレーザ
に比べて、被溶接物へのエネルギー吸収率が高くなるの
で、熱効率が高くなる。また、連続出力のレーザを照射
したときに比べて、パルスレーザを照射したときの方
が、ブローホールの減少、溶接割れの改善等の溶接品質
が向上することが報告されている。以下、従来技術とし
て、上述したパルスレーザ照射パルスアーク溶接方法に
ついて説明する。
レーザ等による被溶接物へのレーザの照射と消耗電極ガ
スシールドアーク溶接とを同時に使用する複合型のレー
ザ照射アーク溶接方法が知られている。この複合溶接方
法は、アーク発生部に高密度エネルギーのレーザを照射
することによって、３〜７［ｍ／min］程度の超高速溶
接を行うことができる。一般的に、上記の消耗電極ガス
シールドアーク溶接方法として、直流又は交流パルスア
ーク溶接方法を使用すると、スパッタ発生量が少なくビ
ード外観の美しい良好な溶接品質を得ることができる。
さらに、上記のレーザに、パルス状のレーザを出力する
パルスレーザを使用すると、熱効率及び溶接品質が向上
することが知られている。これは、レーザの平均出力値
が同一のときに、パルスレーザの方が連続出力のレーザ
に比べて、被溶接物へのエネルギー吸収率が高くなるの
で、熱効率が高くなる。また、連続出力のレーザを照射
したときに比べて、パルスレーザを照射したときの方
が、ブローホールの減少、溶接割れの改善等の溶接品質
が向上することが報告されている。以下、従来技術とし
て、上述したパルスレーザ照射パルスアーク溶接方法に
ついて説明する。
【０００３】図１は、従来技術のパルスレーザ照射パル
スアーク溶接方法を実施するための溶接装置の構成図で
ある。以下、同図を参照して説明する。溶接電源装置６
は、溶接ワイヤ１と被溶接物２との間にアーク３を発生
させるために溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する
と共に、送給装置５へ溶接ワイヤ１の送給を制御するた
めの送給制御信号Ｗｓを出力する。送給装置５は、この
送給制御信号Ｗｓを入力として、溶接ワイヤ１の送給を
行う。溶接ワイヤ１は、溶接トーチ４を通って被溶接物
２へと定速で送給される。
スアーク溶接方法を実施するための溶接装置の構成図で
ある。以下、同図を参照して説明する。溶接電源装置６
は、溶接ワイヤ１と被溶接物２との間にアーク３を発生
させるために溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する
と共に、送給装置５へ溶接ワイヤ１の送給を制御するた
めの送給制御信号Ｗｓを出力する。送給装置５は、この
送給制御信号Ｗｓを入力として、溶接ワイヤ１の送給を
行う。溶接ワイヤ１は、溶接トーチ４を通って被溶接物
２へと定速で送給される。
【０００４】レーザ発振装置９は、ＹＡＧレーザ、炭酸
ガスレーザ、半導体レーザ等の発振装置であり、レーザ
トーチ８を介して被溶接物２へレーザ７を、予め定めた
レーザ出力値Ｐｒ［Ｗ］で照射する。レーザ７を照射す
る被溶接物表面の位置は、アーク発生部又はその周辺部
であればよく、溶接方向を基準としてアーク発生部の前
方、後方、右横又は左横のいずれの位置でもよい。
ガスレーザ、半導体レーザ等の発振装置であり、レーザ
トーチ８を介して被溶接物２へレーザ７を、予め定めた
レーザ出力値Ｐｒ［Ｗ］で照射する。レーザ７を照射す
る被溶接物表面の位置は、アーク発生部又はその周辺部
であればよく、溶接方向を基準としてアーク発生部の前
方、後方、右横又は左横のいずれの位置でもよい。
【０００５】図２は、パルスアーク溶接及びパルスレー
ザの出力波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時
間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を
示し、同図（Ｃ）はレーザ出力値Ｐｒの時間変化を示
す。以下、同図を参照して説明する。
ザの出力波形図である。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗの時
間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を
示し、同図（Ｃ）はレーザ出力値Ｐｒの時間変化を示
す。以下、同図を参照して説明する。
【０００６】 時刻ｔ１〜ｔ２の期間（ピーク期間Ｔ
ｐ） 予め定めたピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すよう
に、溶滴移行させるために３５０〜６００［Ａ］程度の
範囲内で予め定めたピーク電流Ｉｐを通電し、同図
（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、上記の通電に応
じたピーク電圧Ｖｐとなる。上記のピーク期間Ｔｐの時
間長さは、溶接ワイヤの材質、直径等に応じて、１パル
ス１溶滴移行になるように０．５〜３［ms］程度の範囲
内で予め設定される。
ｐ） 予め定めたピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すよう
に、溶滴移行させるために３５０〜６００［Ａ］程度の
範囲内で予め定めたピーク電流Ｉｐを通電し、同図
（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、上記の通電に応
じたピーク電圧Ｖｐとなる。上記のピーク期間Ｔｐの時
間長さは、溶接ワイヤの材質、直径等に応じて、１パル
ス１溶滴移行になるように０．５〜３［ms］程度の範囲
内で予め設定される。
【０００７】 時刻ｔ２〜ｔ３の期間（ベース期間Ｔ
ｂ） ベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、溶滴移
行させないために２０〜８０［Ａ］程度の範囲内で予め
定めたベース電流Ｉｂを通電し、同図（Ｂ）に示すよう
に、溶接電圧Ｖｗは、上記の通電に応じたベース電圧Ｖ
ｂとなる。
ｂ） ベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、溶滴移
行させないために２０〜８０［Ａ］程度の範囲内で予め
定めたベース電流Ｉｂを通電し、同図（Ｂ）に示すよう
に、溶接電圧Ｖｗは、上記の通電に応じたベース電圧Ｖ
ｂとなる。
【０００８】同図（Ａ）に示すように、上記のピーク期
間Ｔｐ及びベース期間Ｔｂをパルス周期Ｔｆとして繰り
返して通電し、溶接を行う。ところで、消耗電極ガスシ
ールドアーク溶接においては、アーク長を適正値に維持
することが良好な溶接品質を得るために重要な条件であ
る。一般的に、アーク長は溶接電圧Ｖｗの平均値と比例
関係にあるので、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖ
ｗの平均値が予め定めた電圧設定値Ｖｓと等しくなるよ
うに、上記のベース期間Ｔｂの時間長さをフィードバッ
ク制御することによって、アーク長を適正値に制御して
いる。
間Ｔｐ及びベース期間Ｔｂをパルス周期Ｔｆとして繰り
返して通電し、溶接を行う。ところで、消耗電極ガスシ
ールドアーク溶接においては、アーク長を適正値に維持
することが良好な溶接品質を得るために重要な条件であ
る。一般的に、アーク長は溶接電圧Ｖｗの平均値と比例
関係にあるので、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖ
ｗの平均値が予め定めた電圧設定値Ｖｓと等しくなるよ
うに、上記のベース期間Ｔｂの時間長さをフィードバッ
ク制御することによって、アーク長を適正値に制御して
いる。
【０００９】 レーザ出力期間Ｔｒ及びレーザ停止期
間Ｔｓ 同図（Ｃ）に示すように、予め定めたレーザ出力期間Ｔ
ｒ中は、予め定めたレーザ出力設定値Ｐｓに対応する出
力値でレーザを照射し、続けて予め定めたレーザ停止期
間Ｔｓ中は、レーザの出力を停止する。この両期間を１
周期として、レーザの出力／停止を繰り返す。上記のレ
ーザ出力期間Ｔｒと前述したピーク期間Ｔｐ及びベース
期間Ｔｂとは同期していないために、ピーク期間Ｔｐに
レーザ出力期間Ｔｒがほぼ重なる場合、ベース期間Ｔｂ
とレーザ出力期間Ｔｒがほぼ重なる場合、ピーク期間Ｔ
ｐ及びベース期間Ｔｂの両期間とまたがってレーザ出力
期間Ｔｒが重なる場合等がランダムに発生する。
間Ｔｓ 同図（Ｃ）に示すように、予め定めたレーザ出力期間Ｔ
ｒ中は、予め定めたレーザ出力設定値Ｐｓに対応する出
力値でレーザを照射し、続けて予め定めたレーザ停止期
間Ｔｓ中は、レーザの出力を停止する。この両期間を１
周期として、レーザの出力／停止を繰り返す。上記のレ
ーザ出力期間Ｔｒと前述したピーク期間Ｔｐ及びベース
期間Ｔｂとは同期していないために、ピーク期間Ｔｐに
レーザ出力期間Ｔｒがほぼ重なる場合、ベース期間Ｔｂ
とレーザ出力期間Ｔｒがほぼ重なる場合、ピーク期間Ｔ
ｐ及びベース期間Ｔｂの両期間とまたがってレーザ出力
期間Ｔｒが重なる場合等がランダムに発生する。
【００１０】図３は、従来技術のパルスアーク溶接電源
装置６のブロック図である。以下、同図を参照して各回
路ブロックについて説明する。電圧検出回路ＶＤは、溶
接電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。
電圧平均化回路ＡＶは、この電圧検出信号Ｖｄを平均化
して、電圧平均値信号Ｖavを出力する。電圧設定回路Ｖ
Ｓは、所望値の電圧設定信号Ｖsiを出力する。電圧誤差
増幅回路ＥＶは、上記の電圧平均値信号Ｖavと電圧設定
信号Ｖｓとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを
出力する。電圧／周波数変換回路ＶＦは、この電圧誤差
増幅信号Ｅｖに比例した周波数のパルス周期信号Ｔｆを
出力する。タイマ回路ＭＭは、このパルス周期信号Ｔｆ
の立上りをトリガとして、予め定めたピーク期間Ｔｐの
間Ｈｉｇｈレベルとなる切換信号Ｓｉを出力する。
装置６のブロック図である。以下、同図を参照して各回
路ブロックについて説明する。電圧検出回路ＶＤは、溶
接電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。
電圧平均化回路ＡＶは、この電圧検出信号Ｖｄを平均化
して、電圧平均値信号Ｖavを出力する。電圧設定回路Ｖ
Ｓは、所望値の電圧設定信号Ｖsiを出力する。電圧誤差
増幅回路ＥＶは、上記の電圧平均値信号Ｖavと電圧設定
信号Ｖｓとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを
出力する。電圧／周波数変換回路ＶＦは、この電圧誤差
増幅信号Ｅｖに比例した周波数のパルス周期信号Ｔｆを
出力する。タイマ回路ＭＭは、このパルス周期信号Ｔｆ
の立上りをトリガとして、予め定めたピーク期間Ｔｐの
間Ｈｉｇｈレベルとなる切換信号Ｓｉを出力する。
【００１１】ピーク電流設定回路ＩＰは、予め定めたピ
ーク電流設定信号Ｉｐを出力する。ベース電流設定回路
ＩＢは、予め定めたベース電流設定信号Ｉｂを出力す
る。切換回路ＳＩは、上記の切換信号Ｓｉを入力とし
て、この切換信号ＳｉがＨｉｇｈレベルのときにはａ側
に切り換わり上記のピーク電流設定信号Ｉｐを電流制御
設定信号Ｉscとして出力し、切換信号ＳｉがＬｏｗレベ
ルのときにはｂ側に切り換わり上記のベース電流設定信
号Ｉｂを電流制御設定信号Ｉscとして出力する。電流検
出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗを検出して、電流検出信号
Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流
制御設定信号Ｉscと電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅し
て、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。
ーク電流設定信号Ｉｐを出力する。ベース電流設定回路
ＩＢは、予め定めたベース電流設定信号Ｉｂを出力す
る。切換回路ＳＩは、上記の切換信号Ｓｉを入力とし
て、この切換信号ＳｉがＨｉｇｈレベルのときにはａ側
に切り換わり上記のピーク電流設定信号Ｉｐを電流制御
設定信号Ｉscとして出力し、切換信号ＳｉがＬｏｗレベ
ルのときにはｂ側に切り換わり上記のベース電流設定信
号Ｉｂを電流制御設定信号Ｉscとして出力する。電流検
出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗを検出して、電流検出信号
Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流
制御設定信号Ｉscと電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅し
て、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。
【００１２】出力制御回路ＩＮＶは、この電流誤差増幅
信号Ｅｉを制御信号とし、交流商用電源（３相２００Ｖ
等）を入力としてインバータ制御、サイリスタ位相制御
等によって出力制御して、上記の電流制御設定信号Ｉsc
に相当する溶接電流Ｉｗを通電する。
信号Ｅｉを制御信号とし、交流商用電源（３相２００Ｖ
等）を入力としてインバータ制御、サイリスタ位相制御
等によって出力制御して、上記の電流制御設定信号Ｉsc
に相当する溶接電流Ｉｗを通電する。
【００１３】図４は、上述した溶接電源装置６の各信号
のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接電流Ｉ
ｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間
変化を示し、同図（Ｃ）はパルス周期信号Ｔｆの時間変
化を示し、同図（Ｄ）は切換信号Ｓｉの時間変化を示
し、同図（Ｅ）は電流制御設定信号Ｉscの時間変化を示
す。同図（Ａ）及び（Ｂ）は、前述した図２と同一であ
る。以下、同図を参照して説明する。
のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接電流Ｉ
ｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗの時間
変化を示し、同図（Ｃ）はパルス周期信号Ｔｆの時間変
化を示し、同図（Ｄ）は切換信号Ｓｉの時間変化を示
し、同図（Ｅ）は電流制御設定信号Ｉscの時間変化を示
す。同図（Ａ）及び（Ｂ）は、前述した図２と同一であ
る。以下、同図を参照して説明する。
【００１４】 時刻ｔ１〜ｔ２の期間（ピーク期間Ｔ
ｐ） 図３の説明の項で前述したように、電圧平均値信号Ｖav
と電圧設定信号Ｖｓとが略等しくなるように、同図
（Ｃ）に示すパルス周期信号Ｔｆの周期（時刻ｔ１〜ｔ
３）が制御される。時刻ｔ１において、同図（Ｃ）に示
すように、パルス周期信号Ｔｆが短時間Ｈｉｇｈレベル
になると、同図（Ｄ）に示すように、切換信号Ｓｉは予
め定めたピーク期間Ｔｐの間Ｈｉｇｈレベルとなる。こ
の切換信号ＳｉがＨｉｇｈレベルの間は、同図（Ｅ）に
示すように、電流制御設定信号Ｉscはピーク電流設定信
号Ｉｐとなるので、同図（Ａ）に示すように、ピーク電
流Ｉｐが通電する。
ｐ） 図３の説明の項で前述したように、電圧平均値信号Ｖav
と電圧設定信号Ｖｓとが略等しくなるように、同図
（Ｃ）に示すパルス周期信号Ｔｆの周期（時刻ｔ１〜ｔ
３）が制御される。時刻ｔ１において、同図（Ｃ）に示
すように、パルス周期信号Ｔｆが短時間Ｈｉｇｈレベル
になると、同図（Ｄ）に示すように、切換信号Ｓｉは予
め定めたピーク期間Ｔｐの間Ｈｉｇｈレベルとなる。こ
の切換信号ＳｉがＨｉｇｈレベルの間は、同図（Ｅ）に
示すように、電流制御設定信号Ｉscはピーク電流設定信
号Ｉｐとなるので、同図（Ａ）に示すように、ピーク電
流Ｉｐが通電する。
【００１５】 時刻ｔ２〜ｔ３（ベース期間Ｔｂ）
時刻ｔ２において、同図（Ｄ）に示すように、切換信号
ＳｉがＬｏｗレベルに変化すると、同図（Ｅ）に示すよ
うに、電流制御設定信号Ｉscはベース電流設定信号Ｉｂ
となるので、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂ
が通電する。上述したように、パルス周期信号Ｔｆの周
期が変化し、これに応じて上記項及び項の動作を繰
り返す。
ＳｉがＬｏｗレベルに変化すると、同図（Ｅ）に示すよ
うに、電流制御設定信号Ｉscはベース電流設定信号Ｉｂ
となるので、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂ
が通電する。上述したように、パルス周期信号Ｔｆの周
期が変化し、これに応じて上記項及び項の動作を繰
り返す。
【００１６】図５は、従来技術のレーザ発振装置６のブ
ロック図である。以下、同図を参照して説明する。レー
ザ出力期間設定回路ＴＲは、予め定めたレーザ出力期間
設定信号Ｔｒを出力する。レーザ停止期間設定回路ＴＳ
は、予め定めたレーザ停止期間設定信号Ｔｓを出力す
る。タイマ回路ＴＭは、上記のレーザ出力期間設定信号
Ｔｒによって定まる時間長さの間はＨｉｇｈレベルとな
り、続けて上記のレーザ停止期間設定信号Ｔｓによって
定まる時間長さの間はＬｏｗレベルとなり、この動作を
繰り返すタイマ信号Ｔｍを出力する。
ロック図である。以下、同図を参照して説明する。レー
ザ出力期間設定回路ＴＲは、予め定めたレーザ出力期間
設定信号Ｔｒを出力する。レーザ停止期間設定回路ＴＳ
は、予め定めたレーザ停止期間設定信号Ｔｓを出力す
る。タイマ回路ＴＭは、上記のレーザ出力期間設定信号
Ｔｒによって定まる時間長さの間はＨｉｇｈレベルとな
り、続けて上記のレーザ停止期間設定信号Ｔｓによって
定まる時間長さの間はＬｏｗレベルとなり、この動作を
繰り返すタイマ信号Ｔｍを出力する。
【００１７】レーザ出力設定回路ＰＳは、所望値のレー
ザ出力設定信号Ｐｓを出力する。レーザ出力制御回路Ｌ
ＯＣは、上記のタイマ信号Ｔｍ及びレーザ出力設定信号
Ｐｓを入力として、レーザ出力期間Ｔｒ中はレーザ出力
設定信号Ｐｓに相当するレーザ出力値Ｐｒで照射し、続
けてレーザ停止期間Ｔｓ中は照射を停止する。
ザ出力設定信号Ｐｓを出力する。レーザ出力制御回路Ｌ
ＯＣは、上記のタイマ信号Ｔｍ及びレーザ出力設定信号
Ｐｓを入力として、レーザ出力期間Ｔｒ中はレーザ出力
設定信号Ｐｓに相当するレーザ出力値Ｐｒで照射し、続
けてレーザ停止期間Ｔｓ中は照射を停止する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
技術では、パルスレーザのレーザ出力期間Ｔｒとパルス
アーク溶接のピーク期間Ｔｐ又はベース期間Ｔｂとは同
期していないために、以下のような３つの解決すべき課
題がある。
技術では、パルスレーザのレーザ出力期間Ｔｒとパルス
アーク溶接のピーク期間Ｔｐ又はベース期間Ｔｂとは同
期していないために、以下のような３つの解決すべき課
題がある。
【００１９】 第１の課題（レーザのエネルギー吸収
率が低い） 図６は、レーザを溶融池へ照射したときの状態を示す模
式図である。同図（Ａ）はパルスアーク溶接のピーク期
間Ｔｐ中にレーザが照射されたときの状態を示し、同図
（Ｂ）はパルスアーク溶接のベース期間Ｔｂ中にレーザ
が照射されたときの状態を示す。同図において、アーク
は図示を省略している。以下、同図を参照して説明す
る。
率が低い） 図６は、レーザを溶融池へ照射したときの状態を示す模
式図である。同図（Ａ）はパルスアーク溶接のピーク期
間Ｔｐ中にレーザが照射されたときの状態を示し、同図
（Ｂ）はパルスアーク溶接のベース期間Ｔｂ中にレーザ
が照射されたときの状態を示す。同図において、アーク
は図示を省略している。以下、同図を参照して説明す
る。
【００２０】同図（Ａ）に示すように、パルスアーク溶
接のピーク期間Ｔｐ中の溶融池は、大電流値のピーク電
流Ｉｐの通電による強いアーク力を受けて、溶融池表面
が大きく窪んだ状態になる。この状態で、レーザ７が溶
融池へ照射されると、レーザ７は大きく窪んだ溶融池表
面内で多重反射するので、被溶接物２へのエネルギー吸
収率が高くなる。他方、同図（Ｂ）に示すように、ベー
ス期間Ｔｂ中の溶融池は、小電流値のベース電流Ｉｂに
よるアーク力が弱くなるために、溶融池表面の窪みは少
なくなる。この状態で、レーザ７が溶融池へ照射される
と、溶融池の窪みが少ないために、上述したようなレー
ザ７の多重反射は起きず、被溶接物２へのエネルギー吸
収率は低くなる。
接のピーク期間Ｔｐ中の溶融池は、大電流値のピーク電
流Ｉｐの通電による強いアーク力を受けて、溶融池表面
が大きく窪んだ状態になる。この状態で、レーザ７が溶
融池へ照射されると、レーザ７は大きく窪んだ溶融池表
面内で多重反射するので、被溶接物２へのエネルギー吸
収率が高くなる。他方、同図（Ｂ）に示すように、ベー
ス期間Ｔｂ中の溶融池は、小電流値のベース電流Ｉｂに
よるアーク力が弱くなるために、溶融池表面の窪みは少
なくなる。この状態で、レーザ７が溶融池へ照射される
と、溶融池の窪みが少ないために、上述したようなレー
ザ７の多重反射は起きず、被溶接物２へのエネルギー吸
収率は低くなる。
【００２１】前述したように、従来技術では、レーザ出
力期間Ｔｒとパルスアーク溶接のピーク期間Ｔｐ又はベ
ース期間Ｔｂとは全く同期していないために、上述した
同図（Ａ）の状態と同図（Ｂ）の状態とがランダムに発
生する。この結果、同図（Ａ）に示すエネルギー吸収率
の高い状態と同図（Ｂ）に示すエネルギー吸収率の低い
状態とがランダムに発生することになり、溶接の全期間
にわたるエネルギー吸収率の平均値は、同図（Ａ）の吸
収率よりも低くなる。したがって、前述したように、パ
ルスレーザを使用して連続出力のレーザよりもエネルギ
ー吸収率を高くしようとしても、上述した理由によって
その効果は小さくなるために、パルスレーザのメリット
を十分に発揮させることができない。
力期間Ｔｒとパルスアーク溶接のピーク期間Ｔｐ又はベ
ース期間Ｔｂとは全く同期していないために、上述した
同図（Ａ）の状態と同図（Ｂ）の状態とがランダムに発
生する。この結果、同図（Ａ）に示すエネルギー吸収率
の高い状態と同図（Ｂ）に示すエネルギー吸収率の低い
状態とがランダムに発生することになり、溶接の全期間
にわたるエネルギー吸収率の平均値は、同図（Ａ）の吸
収率よりも低くなる。したがって、前述したように、パ
ルスレーザを使用して連続出力のレーザよりもエネルギ
ー吸収率を高くしようとしても、上述した理由によって
その効果は小さくなるために、パルスレーザのメリット
を十分に発揮させることができない。
【００２２】 第２の課題（溶滴移行に伴うスパッタ
が多く発生する） 図７は、パルスアーク溶接における溶滴移行時のアーク
発生部の模式図である。同図は、溶接トーチの角度が前
進角の場合であり、かつ、レーザ停止期間Ｔｓ中に溶滴
移行が発生する場合である。以下、同図を参照して説明
する。
が多く発生する） 図７は、パルスアーク溶接における溶滴移行時のアーク
発生部の模式図である。同図は、溶接トーチの角度が前
進角の場合であり、かつ、レーザ停止期間Ｔｓ中に溶滴
移行が発生する場合である。以下、同図を参照して説明
する。
【００２３】マグネシウム合金等のように沸点の低い合
金の溶接においては、温度が最も高い溶融池中心部から
盛んに金属蒸気３２が放出されるので、陰極点３１は金
属蒸気３２が放出されている位置に形成される。このた
めに、同図に示すように、アーク３は、溶接ワイヤ１の
送給方向に対して非対称の形状となる。一方、溶滴１１
は溶接ワイヤ１の送給方向に離脱するために、溶滴１１
の離脱方向に対して上述したようにアーク３は非対称の
形状となる。このために、アーク３を通電する電流によ
って形成される磁界によって、溶滴１１は同図に示す力
Ｆを受け、溶滴１１の一部がスパッタ１２として飛散す
る。
金の溶接においては、温度が最も高い溶融池中心部から
盛んに金属蒸気３２が放出されるので、陰極点３１は金
属蒸気３２が放出されている位置に形成される。このた
めに、同図に示すように、アーク３は、溶接ワイヤ１の
送給方向に対して非対称の形状となる。一方、溶滴１１
は溶接ワイヤ１の送給方向に離脱するために、溶滴１１
の離脱方向に対して上述したようにアーク３は非対称の
形状となる。このために、アーク３を通電する電流によ
って形成される磁界によって、溶滴１１は同図に示す力
Ｆを受け、溶滴１１の一部がスパッタ１２として飛散す
る。
【００２４】上述したように、溶滴移行時にアーク３が
非対称形状であるときに、溶接ワイヤ１の送給方向の被
溶接物２上の位置（以下、溶接狙い位置２１という）に
レーザが照射されると、照射部に金属蒸気３２が発生し
てその位置に新たな陰極点３１が形成されるので、アー
ク３の形状を対称形状に修正することができる。アーク
３が対称形状に修正されると、溶滴１１は上述したよう
な力Ｆを受けないのでスパッタ１２の飛散も生じない。
しかしながら、従来技術では、レーザの出力期間Ｔｒ
と、溶滴移行が発生するピーク期間Ｔｐの終了時点の前
後とは全く同期していないために、溶滴移行時にレーザ
が照射されているときもあるが、照射されていないとき
もある。このために、溶滴移行時にレーザが照射されて
いないときには、上述したようにスパッタ１２が多く発
生する。
非対称形状であるときに、溶接ワイヤ１の送給方向の被
溶接物２上の位置（以下、溶接狙い位置２１という）に
レーザが照射されると、照射部に金属蒸気３２が発生し
てその位置に新たな陰極点３１が形成されるので、アー
ク３の形状を対称形状に修正することができる。アーク
３が対称形状に修正されると、溶滴１１は上述したよう
な力Ｆを受けないのでスパッタ１２の飛散も生じない。
しかしながら、従来技術では、レーザの出力期間Ｔｒ
と、溶滴移行が発生するピーク期間Ｔｐの終了時点の前
後とは全く同期していないために、溶滴移行時にレーザ
が照射されているときもあるが、照射されていないとき
もある。このために、溶滴移行時にレーザが照射されて
いないときには、上述したようにスパッタ１２が多く発
生する。
【００２５】アークの形状が非対称になることは、上述
したケース以外にも種々の場合に発生する可能性があ
る。例えば、チタン合金の溶接では、被溶接物表面の酸
化皮膜が薄いために、溶接狙い位置２１の周辺部の酸化
皮膜は直ぐにクリーニングされて除去される。陰極点３
１は、酸化皮膜のある部分に形成されやすいので、溶接
狙い位置２１の周辺部の酸化皮膜が除去されると、陰極
点３１は遠く離れた酸化皮膜のある位置に形成される。
このようにして陰極点３１が溶接狙い位置２１から遠く
離れた位置に形成されると、アーク３の形状は非対称に
なりやすくなる。この状態で、溶滴移行が生じると、多
くのスパッタ１２が発生する。
したケース以外にも種々の場合に発生する可能性があ
る。例えば、チタン合金の溶接では、被溶接物表面の酸
化皮膜が薄いために、溶接狙い位置２１の周辺部の酸化
皮膜は直ぐにクリーニングされて除去される。陰極点３
１は、酸化皮膜のある部分に形成されやすいので、溶接
狙い位置２１の周辺部の酸化皮膜が除去されると、陰極
点３１は遠く離れた酸化皮膜のある位置に形成される。
このようにして陰極点３１が溶接狙い位置２１から遠く
離れた位置に形成されると、アーク３の形状は非対称に
なりやすくなる。この状態で、溶滴移行が生じると、多
くのスパッタ１２が発生する。
【００２６】 第３の課題（ ベース期間Ｔｂ中のア
ーク状態が不安定になる） 図８は、超高速溶接時のアーク発生部の模式図である。
超高速溶接時において、ピーク期間Ｔｐ中はピーク電流
Ｉｐの値が大きいのでアーク３の指向性は強いために、
アーク３は送給方向に発生する。他方、ベース期間Ｔｂ
中はベース電流Ｉｂの値が小さいのでアーク３の指向性
は弱いために、溶接速度に追従することができずアーク
３は送給方向に発生しないで溶接狙い位置２１の後方部
に発生する。したがって、同図に示すように、ベース期
間Ｔｂ中のアーク３の陰極点３１は溶接狙い位置２１の
後方位置に形成されるために、アーク長が適正値よりも
非常に長くなりアーク状態が不安定になりやすく、最悪
の場合にはアーク切れが発生する。
ーク状態が不安定になる） 図８は、超高速溶接時のアーク発生部の模式図である。
超高速溶接時において、ピーク期間Ｔｐ中はピーク電流
Ｉｐの値が大きいのでアーク３の指向性は強いために、
アーク３は送給方向に発生する。他方、ベース期間Ｔｂ
中はベース電流Ｉｂの値が小さいのでアーク３の指向性
は弱いために、溶接速度に追従することができずアーク
３は送給方向に発生しないで溶接狙い位置２１の後方部
に発生する。したがって、同図に示すように、ベース期
間Ｔｂ中のアーク３の陰極点３１は溶接狙い位置２１の
後方位置に形成されるために、アーク長が適正値よりも
非常に長くなりアーク状態が不安定になりやすく、最悪
の場合にはアーク切れが発生する。
【００２７】上述したような状態において、溶接狙い位
置２１の周辺部にレーザが照射されると、その位置に陰
極点３１が新たに形成されるので、アーク長は適正値へ
と短くなり、その結果、アーク状態も良好になる。しか
しながら、従来技術では、レーザの出力期間Ｔｒとベー
ス期間Ｔｂとは全く同期していないために、ベース期間
Ｔｂ中にレーザが照射されるときもあり、照射されない
ときもある。このために、ベース期間Ｔｂ中にレーザが
照射されないときには、上述したように、アーク状態が
不安定になる。
置２１の周辺部にレーザが照射されると、その位置に陰
極点３１が新たに形成されるので、アーク長は適正値へ
と短くなり、その結果、アーク状態も良好になる。しか
しながら、従来技術では、レーザの出力期間Ｔｒとベー
ス期間Ｔｂとは全く同期していないために、ベース期間
Ｔｂ中にレーザが照射されるときもあり、照射されない
ときもある。このために、ベース期間Ｔｂ中にレーザが
照射されないときには、上述したように、アーク状態が
不安定になる。
【００２８】そこで、本発明では、上述した〜項の
３つの課題を解決することができるパルスレーザ照射パ
ルスアーク溶接方法を提供する。
３つの課題を解決することができるパルスレーザ照射パ
ルスアーク溶接方法を提供する。
【００２９】
【課題を解決するための手段】出願時の請求項１の発明
は、図９〜１４に示すように、溶接ワイヤを送給すると
共にピーク期間Ｔｐ中は溶滴移行させる値のピーク電流
Ｉｐを通電し続けてベース期間Ｔｂ中は溶滴移行させな
い値のベース電流Ｉｂを通電するパルスアーク溶接と、
予め定めたレーザ出力期間Ｔｒ中はレーザを出力し続け
てレーザ停止期間Ｔｓ中はレーザの出力を停止するパル
スレーザとを同時に使用して、 上記パルスアーク溶接
のアーク発生部又はその周辺部の被溶接物表面に上記パ
ルスレーザを照射して溶接を行うパルスレーザ照射パル
スアーク溶接方法において、上記パルスアーク溶接の上
記ピーク期間Ｔｐの開始時点又は開始時点から予め定め
た遅延時間Ｔdp経過した時点から上記パルスレーザの上
記レーザ出力期間Ｔｒを同期して開始するパルスレーザ
照射パルスアーク溶接方法である。
は、図９〜１４に示すように、溶接ワイヤを送給すると
共にピーク期間Ｔｐ中は溶滴移行させる値のピーク電流
Ｉｐを通電し続けてベース期間Ｔｂ中は溶滴移行させな
い値のベース電流Ｉｂを通電するパルスアーク溶接と、
予め定めたレーザ出力期間Ｔｒ中はレーザを出力し続け
てレーザ停止期間Ｔｓ中はレーザの出力を停止するパル
スレーザとを同時に使用して、 上記パルスアーク溶接
のアーク発生部又はその周辺部の被溶接物表面に上記パ
ルスレーザを照射して溶接を行うパルスレーザ照射パル
スアーク溶接方法において、上記パルスアーク溶接の上
記ピーク期間Ｔｐの開始時点又は開始時点から予め定め
た遅延時間Ｔdp経過した時点から上記パルスレーザの上
記レーザ出力期間Ｔｒを同期して開始するパルスレーザ
照射パルスアーク溶接方法である。
【００３０】出願時の請求項２の発明は、図１５に示す
ように、上記のパルスレーザ照射パルスアーク溶接方法
において、上記パルスアーク溶接の上記ピーク期間Ｔｐ
の終了時点の直前から上記パルスレーザの上記レーザ出
力期間Ｔｒを同期して開始するパルスレーザ照射パルス
アーク溶接方法である。
ように、上記のパルスレーザ照射パルスアーク溶接方法
において、上記パルスアーク溶接の上記ピーク期間Ｔｐ
の終了時点の直前から上記パルスレーザの上記レーザ出
力期間Ｔｒを同期して開始するパルスレーザ照射パルス
アーク溶接方法である。
【００３１】出願時の請求項３の発明は、図１６〜１７
に示すように、上記のパルスレーザ照射パルスアーク溶
接方法において、上記パルスアーク溶接の上記パルス期
間Ｔｐの終了時点又は終了時点から予め定めた遅延時間
Ｔdb経過した時点から上記パルスレーザの上記レーザ出
力期間Ｔｒを同期して開始するパルスレーザ照射パルス
アーク溶接方法である。
に示すように、上記のパルスレーザ照射パルスアーク溶
接方法において、上記パルスアーク溶接の上記パルス期
間Ｔｐの終了時点又は終了時点から予め定めた遅延時間
Ｔdb経過した時点から上記パルスレーザの上記レーザ出
力期間Ｔｒを同期して開始するパルスレーザ照射パルス
アーク溶接方法である。
【００３２】出願時の請求項４の発明は、図１８〜１９
に示すように、上記のパルスレーザ照射パルスアーク溶
接方法において、上記パルスアーク溶接の上記パルス期
間Ｔｐの終了時点又は終了時点から予め定めた遅延時間
Ｔdb経過した時点から次のパルス期間Ｔｐの開始時点ま
での期間中に複数回の上記パルスレーザの上記レーザ出
力期間Ｔｒを設けたパルスレーザ照射パルスアーク溶接
方法である。
に示すように、上記のパルスレーザ照射パルスアーク溶
接方法において、上記パルスアーク溶接の上記パルス期
間Ｔｐの終了時点又は終了時点から予め定めた遅延時間
Ｔdb経過した時点から次のパルス期間Ｔｐの開始時点ま
での期間中に複数回の上記パルスレーザの上記レーザ出
力期間Ｔｒを設けたパルスレーザ照射パルスアーク溶接
方法である。
【００３３】出願時の請求項５の発明は、図２０に示す
ように、出願時の請求項１又は請求項２又は請求項３又
は請求項４に記載するパルスレーザが、レーザ出力期間
Ｔｒ中は予め定めた高出力Ｐrhでレーザを照射し、レー
ザ停止期間Ｔｓ中は予め定めた低出力Ｐrlでレーザを照
射するパルスレーザであるパルスレーザ照射パルスアー
ク溶接方法である。
ように、出願時の請求項１又は請求項２又は請求項３又
は請求項４に記載するパルスレーザが、レーザ出力期間
Ｔｒ中は予め定めた高出力Ｐrhでレーザを照射し、レー
ザ停止期間Ｔｓ中は予め定めた低出力Ｐrlでレーザを照
射するパルスレーザであるパルスレーザ照射パルスアー
ク溶接方法である。
【００３４】出願時の請求項６の発明は、図２１に示す
ように、出願時の請求項１又は請求項２又は請求項３又
は請求項４又は請求項５に記載するパルスアーク溶接
が、溶接ワイヤを送給すると共に電極プラス極性のピー
ク期間Ｔｐ中は溶滴移行させる値のピーク電流Ｉｐを通
電し続けて電極マイナス極性の電極マイナス期間Ｔen中
は溶滴移行させない値の電極マイナス電流Ｉenを通電し
続けて電極プラス極性のベース期間Ｔｂ中は溶滴移行さ
せない値のベース電流Ｉｂを通電する交流パルスアーク
溶接であるパルスレーザ照射パルスアーク溶接方法であ
る。
ように、出願時の請求項１又は請求項２又は請求項３又
は請求項４又は請求項５に記載するパルスアーク溶接
が、溶接ワイヤを送給すると共に電極プラス極性のピー
ク期間Ｔｐ中は溶滴移行させる値のピーク電流Ｉｐを通
電し続けて電極マイナス極性の電極マイナス期間Ｔen中
は溶滴移行させない値の電極マイナス電流Ｉenを通電し
続けて電極プラス極性のベース期間Ｔｂ中は溶滴移行さ
せない値のベース電流Ｉｂを通電する交流パルスアーク
溶接であるパルスレーザ照射パルスアーク溶接方法であ
る。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態とし
て、実施例１〜７を例示する。 ［実施例１］以下に説明する実施例１の発明は、出願時
の請求項１の発明に対応する。実施例１の発明は、前述
した第１の課題を解決するために、パルスアーク溶接の
ピーク期間Ｔｐの開始時点と同期して、パルスレーザの
レーザ出力期間Ｔｒを開始する。以下、図面を参照し
て、実施例１の発明について説明する。
て、実施例１〜７を例示する。 ［実施例１］以下に説明する実施例１の発明は、出願時
の請求項１の発明に対応する。実施例１の発明は、前述
した第１の課題を解決するために、パルスアーク溶接の
ピーク期間Ｔｐの開始時点と同期して、パルスレーザの
レーザ出力期間Ｔｒを開始する。以下、図面を参照し
て、実施例１の発明について説明する。
【００３６】図９は、実施例１の発明の出力波形図であ
り、同図（Ａ）はパルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの時
間変化を示し、同図（Ｂ）はパルスレーザのレーザ出力
値Ｐｒの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明す
る。時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、ピー
ク期間Ｔｐが開始すると、そのタイミングに同期して、
同図（Ｂ）に示すように、レーザ出力期間Ｔｒが開始す
る。上記のレーザ出力期間Ｔｒの時間長さは予め設定さ
れる。同図（Ｂ）はＴｒ＞Ｔｐの場合を例示している
が、Ｔｒ＝Ｔｐの場合又はＴｒ＜Ｔｐの場合もある。
り、同図（Ａ）はパルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの時
間変化を示し、同図（Ｂ）はパルスレーザのレーザ出力
値Ｐｒの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明す
る。時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、ピー
ク期間Ｔｐが開始すると、そのタイミングに同期して、
同図（Ｂ）に示すように、レーザ出力期間Ｔｒが開始す
る。上記のレーザ出力期間Ｔｒの時間長さは予め設定さ
れる。同図（Ｂ）はＴｒ＞Ｔｐの場合を例示している
が、Ｔｒ＝Ｔｐの場合又はＴｒ＜Ｔｐの場合もある。
【００３７】図１０は、実施例１の発明を実施するため
の溶接装置の構成図である。同図は、前述した図１の従
来装置とは、点線で示す図１１で後述する同期回路ＳＣ
及び図１２で後述する出力同期レーザ発振装置９１が異
なり、それ以外は同一であるのでそれらの説明は省略す
る。
の溶接装置の構成図である。同図は、前述した図１の従
来装置とは、点線で示す図１１で後述する同期回路ＳＣ
及び図１２で後述する出力同期レーザ発振装置９１が異
なり、それ以外は同一であるのでそれらの説明は省略す
る。
【００３８】図１１は、同期回路ＳＣのブロック図及び
タイミングチャートである。同図（Ａ）は同期回路ＳＣ
の回路ブロックを示し、同図（Ｂ）は入力信号である切
換信号Ｓｉの時間変化を示し、同図（Ｃ）は出力信号で
ある同期信号Ｓｃの時間変化を示す。同図（Ａ）に示す
ように、トリガ回路ＴＣは、溶接電源装置６からの切換
信号Ｓｉを入力信号として、同図（Ｂ）及び（Ｃ）に示
すように、切換信号Ｓｉの立上り時に短時間Ｈｉｇｈレ
ベルとなる同期信号Ｓｃを出力する。ここでは、同期回
路ＳＣが独立した装置の場合を例示したが、同期回路Ｓ
Ｃは溶接電源装置６又は出力同期レーザ発振装置９１に
内蔵される場合もある。
タイミングチャートである。同図（Ａ）は同期回路ＳＣ
の回路ブロックを示し、同図（Ｂ）は入力信号である切
換信号Ｓｉの時間変化を示し、同図（Ｃ）は出力信号で
ある同期信号Ｓｃの時間変化を示す。同図（Ａ）に示す
ように、トリガ回路ＴＣは、溶接電源装置６からの切換
信号Ｓｉを入力信号として、同図（Ｂ）及び（Ｃ）に示
すように、切換信号Ｓｉの立上り時に短時間Ｈｉｇｈレ
ベルとなる同期信号Ｓｃを出力する。ここでは、同期回
路ＳＣが独立した装置の場合を例示したが、同期回路Ｓ
Ｃは溶接電源装置６又は出力同期レーザ発振装置９１に
内蔵される場合もある。
【００３９】図１２は、実施例１の出力同期レーザ発振
装置９１のブロック図である。同図において、点線で示
す同期タイマ回路ＭＴＭ以外は、前述した図５と同一で
あるのでそれらの説明は省略する。同期タイマ回路ＭＴ
Ｍは、同期信号Ｓｃの立上りからレーザ出力期間設定信
号Ｔｒによって定まる時間長さの間Ｈｉｇｈレベルとな
るタイマ信号Ｔｍを出力する。このタイマ信号ＴｍがＨ
ｉｇｈレベルの間は、レーザが照射される。
装置９１のブロック図である。同図において、点線で示
す同期タイマ回路ＭＴＭ以外は、前述した図５と同一で
あるのでそれらの説明は省略する。同期タイマ回路ＭＴ
Ｍは、同期信号Ｓｃの立上りからレーザ出力期間設定信
号Ｔｒによって定まる時間長さの間Ｈｉｇｈレベルとな
るタイマ信号Ｔｍを出力する。このタイマ信号ＴｍがＨ
ｉｇｈレベルの間は、レーザが照射される。
【００４０】上述したように、実施例１の発明では、パ
ルスアーク溶接のピーク期間Ｔｐの開始時点とレーザ出
力期間Ｔｒの開始時点とが同期するので、両期間が略重
なることになる。このために、図６（Ａ）で前述したよ
うに、溶融池が大きく窪んだ状態のときにレーザが照射
されるので、レーザの被溶接物へのエネルギー吸収率が
高くなり熱効率が大きく向上する。
ルスアーク溶接のピーク期間Ｔｐの開始時点とレーザ出
力期間Ｔｒの開始時点とが同期するので、両期間が略重
なることになる。このために、図６（Ａ）で前述したよ
うに、溶融池が大きく窪んだ状態のときにレーザが照射
されるので、レーザの被溶接物へのエネルギー吸収率が
高くなり熱効率が大きく向上する。
【００４１】［実施例２］以下に説明する実施例２の発
明は、出願時の請求項１の発明に対応する。実施例２の
発明は、前述した第１の課題を解決するために、パルス
アーク溶接のピーク期間Ｔｐの開始時点から予め定めた
遅延時間Ｔdp経過した時点に同期してパルスレーザのレ
ーザ出力期間Ｔｒを開始する。以下、図面を参照して、
実施例２の発明について説明する。
明は、出願時の請求項１の発明に対応する。実施例２の
発明は、前述した第１の課題を解決するために、パルス
アーク溶接のピーク期間Ｔｐの開始時点から予め定めた
遅延時間Ｔdp経過した時点に同期してパルスレーザのレ
ーザ出力期間Ｔｒを開始する。以下、図面を参照して、
実施例２の発明について説明する。
【００４２】図１３は、実施例２の発明の出力波形図で
あり、同図（Ａ）はパルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの
時間変化を示し、同図（Ｂ）はパルスレーザのレーザ出
力値Ｐｒの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明
する。同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１のピーク期間
Ｔｐの開始時点から予め定めた遅延時間Ｔdp経過後の時
刻ｔ１１において、同図（Ｂ）に示すように、レーザ出
力期間Ｔｒが開始する。
あり、同図（Ａ）はパルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの
時間変化を示し、同図（Ｂ）はパルスレーザのレーザ出
力値Ｐｒの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明
する。同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１のピーク期間
Ｔｐの開始時点から予め定めた遅延時間Ｔdp経過後の時
刻ｔ１１において、同図（Ｂ）に示すように、レーザ出
力期間Ｔｒが開始する。
【００４３】実施例２の発明を実施するための溶接装置
の構成は、同期回路ＳＣの内部回路が異なるだけで構成
は前述した図１０と同一である。図１４は、実施例２の
同期回路ＳＣのブロック図及びタイミングチャートであ
る。同図（Ａ）は同期回路ＳＣの回路ブロックを示し、
同図（Ｂ）は入力信号である切換信号Ｓｉの時間変化を
示し、同図（Ｃ）はトリガ信号Ｔｃの時間変化を示し、
同図（Ｄ）は出力信号である同期信号Ｓｃの時間変化を
示す。同図（Ａ）に示すように、トリガ回路ＴＣは、溶
接電源装置６からの切換信号Ｓｉを入力信号として、同
図（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、切換信号Ｓｉの立上
り時に短時間Ｈｉｇｈレベルとなるトリガ信号Ｔｃを出
力する。遅延回路ＯＤは、同図（Ｄ）に示すように、上
記のトリガ信号Ｔｃを予め定めた遅延時間Ｔdpだけオン
ディレイさせた同期信号Ｓｃを出力する。この同期信号
Ｓｃの立上り時点からレーザ出力期間Ｔｒの間は、レー
ザが照射される。
の構成は、同期回路ＳＣの内部回路が異なるだけで構成
は前述した図１０と同一である。図１４は、実施例２の
同期回路ＳＣのブロック図及びタイミングチャートであ
る。同図（Ａ）は同期回路ＳＣの回路ブロックを示し、
同図（Ｂ）は入力信号である切換信号Ｓｉの時間変化を
示し、同図（Ｃ）はトリガ信号Ｔｃの時間変化を示し、
同図（Ｄ）は出力信号である同期信号Ｓｃの時間変化を
示す。同図（Ａ）に示すように、トリガ回路ＴＣは、溶
接電源装置６からの切換信号Ｓｉを入力信号として、同
図（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、切換信号Ｓｉの立上
り時に短時間Ｈｉｇｈレベルとなるトリガ信号Ｔｃを出
力する。遅延回路ＯＤは、同図（Ｄ）に示すように、上
記のトリガ信号Ｔｃを予め定めた遅延時間Ｔdpだけオン
ディレイさせた同期信号Ｓｃを出力する。この同期信号
Ｓｃの立上り時点からレーザ出力期間Ｔｒの間は、レー
ザが照射される。
【００４４】上述したように、実施例２の発明では、パ
ルスアーク溶接のピーク期間Ｔｐの開始時点から予め定
めた遅延時間Ｔdp経過した時点からレーザ出力期間Ｔｒ
が開始するので、両期間が略重なることになる。このた
めに、図６（Ａ）で前述したように、溶融池が大きく窪
んだ状態のときに、レーザが照射されるので、レーザの
被溶接物へのエネルギー吸収率が高くなり熱効率が向上
する。遅延時間Ｔdpを設ける理由は、大電流値のピーク
電流Ｉｐの通電開始から溶融池が大きく窪んだ状態にな
るまでに時間遅れがあるためである。
ルスアーク溶接のピーク期間Ｔｐの開始時点から予め定
めた遅延時間Ｔdp経過した時点からレーザ出力期間Ｔｒ
が開始するので、両期間が略重なることになる。このた
めに、図６（Ａ）で前述したように、溶融池が大きく窪
んだ状態のときに、レーザが照射されるので、レーザの
被溶接物へのエネルギー吸収率が高くなり熱効率が向上
する。遅延時間Ｔdpを設ける理由は、大電流値のピーク
電流Ｉｐの通電開始から溶融池が大きく窪んだ状態にな
るまでに時間遅れがあるためである。
【００４５】［実施例３］以下に説明する実施例３の発
明は、出願時の請求項２の発明に対応する。実施例３の
発明は、前述した第２の課題を解決するために、パルス
アーク溶接のピーク期間Ｔｐの終了時点の直前からパル
スレーザのレーザ出力期間Ｔｒを開始する。以下、図面
を参照して、実施例３の発明について説明する。
明は、出願時の請求項２の発明に対応する。実施例３の
発明は、前述した第２の課題を解決するために、パルス
アーク溶接のピーク期間Ｔｐの終了時点の直前からパル
スレーザのレーザ出力期間Ｔｒを開始する。以下、図面
を参照して、実施例３の発明について説明する。
【００４６】図１５は、実施例３の発明の出力波形図で
あり、同図（Ａ）はパルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの
時間変化を示し、同図（Ｂ）はパルスレーザのレーザ出
力値Ｐｒの時間変化を示す。同図（Ａ）に示すように、
時刻ｔ１のピーク期間Ｔｐの開始時点から予め定めた遅
延時間Ｔddが経過した、ピーク期間Ｔｐの終了時点（時
刻ｔ２）の直前の時刻ｔ１２において、同図（Ｂ）に示
すように、レーザ出力期間Ｔｒが開始する。上述した実
施例３の発明を実施するための溶接装置は、前述した実
施例２の溶接装置において遅延時間Ｔdpを遅延時間Ｔdd
に設定する以外は同一である。
あり、同図（Ａ）はパルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの
時間変化を示し、同図（Ｂ）はパルスレーザのレーザ出
力値Ｐｒの時間変化を示す。同図（Ａ）に示すように、
時刻ｔ１のピーク期間Ｔｐの開始時点から予め定めた遅
延時間Ｔddが経過した、ピーク期間Ｔｐの終了時点（時
刻ｔ２）の直前の時刻ｔ１２において、同図（Ｂ）に示
すように、レーザ出力期間Ｔｒが開始する。上述した実
施例３の発明を実施するための溶接装置は、前述した実
施例２の溶接装置において遅延時間Ｔdpを遅延時間Ｔdd
に設定する以外は同一である。
【００４７】第２の課題を示す前述した図７において、
実施例３の発明では、パルスアーク溶接のピーク期間Ｔ
ｐの終了時点の直前から、溶接狙い位置周辺部にレーザ
を照射することによって、陰極点が溶接狙い位置周辺部
に形成されてアーク形状が対称形状となるので、ピーク
期間Ｔｐの終了時点前後に生じる溶滴移行に伴うスパッ
タの発生（第２の課題）を抑制することができる。
実施例３の発明では、パルスアーク溶接のピーク期間Ｔ
ｐの終了時点の直前から、溶接狙い位置周辺部にレーザ
を照射することによって、陰極点が溶接狙い位置周辺部
に形成されてアーク形状が対称形状となるので、ピーク
期間Ｔｐの終了時点前後に生じる溶滴移行に伴うスパッ
タの発生（第２の課題）を抑制することができる。
【００４８】［実施例４］以下に説明する実施例４の発
明は、出願時の請求項３の発明に対応する。実施例４の
発明は、パルスアーク溶接のパルス期間Ｔｐの終了時点
又は終了時点から予め定めた遅延時間Ｔdb経過した時点
からパルスレーザのレーザ出力期間Ｔｒを開始する。以
下、図面を参照して、実施例４の発明について説明す
る。
明は、出願時の請求項３の発明に対応する。実施例４の
発明は、パルスアーク溶接のパルス期間Ｔｐの終了時点
又は終了時点から予め定めた遅延時間Ｔdb経過した時点
からパルスレーザのレーザ出力期間Ｔｒを開始する。以
下、図面を参照して、実施例４の発明について説明す
る。
【００４９】図１６は、実施例４の発明の出力波形図で
あり、同図（Ａ）はパルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの
時間変化を示し、同図（Ｂ）はパルスレーザのレーザ出
力値Ｐｒの時間変化を示す。同図（Ａ）に示すように、
時刻ｔ２のピーク期間Ｔｐの終了時点において、同図
（Ｂ）に示すように、レーザ出力期間Ｔｒを開始する。
図１７は、実施例４の発明のもう一つの出力波形図であ
り、同図（Ａ）はパルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの時
間変化を示し、同図（Ｂ）はパルスレーザのレーザ出力
値Ｐｒの時間変化を示す。同図（Ａ）に示すように、時
刻ｔ２のピーク期間Ｔｐの終了時点から予め定めた遅延
時間Ｔdb経過後の時刻ｔ２１において、同図（Ｂ）に示
すように、レーザ出力期間Ｔｒが開始する。
あり、同図（Ａ）はパルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの
時間変化を示し、同図（Ｂ）はパルスレーザのレーザ出
力値Ｐｒの時間変化を示す。同図（Ａ）に示すように、
時刻ｔ２のピーク期間Ｔｐの終了時点において、同図
（Ｂ）に示すように、レーザ出力期間Ｔｒを開始する。
図１７は、実施例４の発明のもう一つの出力波形図であ
り、同図（Ａ）はパルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの時
間変化を示し、同図（Ｂ）はパルスレーザのレーザ出力
値Ｐｒの時間変化を示す。同図（Ａ）に示すように、時
刻ｔ２のピーク期間Ｔｐの終了時点から予め定めた遅延
時間Ｔdb経過後の時刻ｔ２１において、同図（Ｂ）に示
すように、レーザ出力期間Ｔｒが開始する。
【００５０】第３の課題を示す前述した図８において、
実施例４の発明では、パルスアーク溶接のピーク期間Ｔ
ｐの終了時点又は終了時点から遅延時間Ｔdb経過した時
点から、すなわちベース期間Ｔｂ中に溶接狙い位置周辺
部にレーザを照射する。このために、ベース期間Ｔｂ中
の陰極点が溶接狙い位置周辺部に形成されてアーク長が
適正値になるので、ベース期間Ｔｂ中のアーク状態が不
安定になる（第３の課題）のを抑制することができる。
実施例４の発明では、パルスアーク溶接のピーク期間Ｔ
ｐの終了時点又は終了時点から遅延時間Ｔdb経過した時
点から、すなわちベース期間Ｔｂ中に溶接狙い位置周辺
部にレーザを照射する。このために、ベース期間Ｔｂ中
の陰極点が溶接狙い位置周辺部に形成されてアーク長が
適正値になるので、ベース期間Ｔｂ中のアーク状態が不
安定になる（第３の課題）のを抑制することができる。
【００５１】［実施例５］以下に説明する実施例５の発
明は、出願時の請求項４の発明に対応する。実施例５の
発明は、パルスアーク溶接のパルス期間Ｔｐの終了時点
又は終了時点から予め定めた遅延時間Ｔdb経過した時点
から次のパルス期間Ｔｐの開始時点までの期間中に、複
数回のパルスレーザのレーザ出力期間Ｔｒを設けた発明
である。以下、図面を参照して、実施例５の発明につい
て説明する。
明は、出願時の請求項４の発明に対応する。実施例５の
発明は、パルスアーク溶接のパルス期間Ｔｐの終了時点
又は終了時点から予め定めた遅延時間Ｔdb経過した時点
から次のパルス期間Ｔｐの開始時点までの期間中に、複
数回のパルスレーザのレーザ出力期間Ｔｒを設けた発明
である。以下、図面を参照して、実施例５の発明につい
て説明する。
【００５２】図１８は、実施例５の発明の出力波形図で
あり、同図（Ａ）はパルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの
時間変化を示し、同図（Ｂ）はパルスレーザのレーザ出
力値Ｐｒの時間変化を示す。同図（Ａ）に示すように、
時刻ｔ２のピーク期間Ｔｐの終了時点から時刻ｔ３の次
のピーク期間Ｔｐの開始時点までの期間中に、同図
（Ｂ）に示すように、複数回のレーザ出力期間Ｔｒを設
けている。図１９は、実施例５の発明のもう一つの出力
波形図であり、同図（Ａ）はパルスアーク溶接の溶接電
流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）はパルスレーザの
レーザ出力値Ｐｒの時間変化を示す。同図（Ａ）に示す
ように、時刻ｔ２のピーク期間Ｔｐの終了時点から予め
定めた遅延時間Ｔdb経過後の時刻ｔ２１から時刻ｔ３の
次のピーク期間Ｔｐの開始時点までの期間中に、同図
（Ｂ）に示すように、複数回のレーザ出力期間Ｔｒを設
けている。
あり、同図（Ａ）はパルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの
時間変化を示し、同図（Ｂ）はパルスレーザのレーザ出
力値Ｐｒの時間変化を示す。同図（Ａ）に示すように、
時刻ｔ２のピーク期間Ｔｐの終了時点から時刻ｔ３の次
のピーク期間Ｔｐの開始時点までの期間中に、同図
（Ｂ）に示すように、複数回のレーザ出力期間Ｔｒを設
けている。図１９は、実施例５の発明のもう一つの出力
波形図であり、同図（Ａ）はパルスアーク溶接の溶接電
流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）はパルスレーザの
レーザ出力値Ｐｒの時間変化を示す。同図（Ａ）に示す
ように、時刻ｔ２のピーク期間Ｔｐの終了時点から予め
定めた遅延時間Ｔdb経過後の時刻ｔ２１から時刻ｔ３の
次のピーク期間Ｔｐの開始時点までの期間中に、同図
（Ｂ）に示すように、複数回のレーザ出力期間Ｔｒを設
けている。
【００５３】上述した実施例５の発明は、前述した実施
例４の発明の効果に加えて以下の効果を有する。すなわ
ち、ピーク期間Ｔｐの時間長さに比べてベース期間Ｔｂ
の時間長さは数倍〜十数倍長くなる場合があるので、そ
の場合においてベース期間Ｔｂ中にレーザを断続して照
射することによって、被溶接物への入熱を精密に制御す
ることができ、溶接品質がさらに向上する。
例４の発明の効果に加えて以下の効果を有する。すなわ
ち、ピーク期間Ｔｐの時間長さに比べてベース期間Ｔｂ
の時間長さは数倍〜十数倍長くなる場合があるので、そ
の場合においてベース期間Ｔｂ中にレーザを断続して照
射することによって、被溶接物への入熱を精密に制御す
ることができ、溶接品質がさらに向上する。
【００５４】［実施例６］以下に説明する実施例６の発
明は、出願時の請求項５の発明に対応する。実施例６の
発明は、前述した実施例１〜５の発明に記載するパルス
レーザが、レーザ出力期間Ｔｒ中は予め定めた高出力Ｐ
rhでレーザを照射し、レーザ停止期間Ｔｓ中は予め定め
た低出力Ｐrlでレーザを照射する発明である。以下、図
面を参照して、実施例６の発明について説明する。
明は、出願時の請求項５の発明に対応する。実施例６の
発明は、前述した実施例１〜５の発明に記載するパルス
レーザが、レーザ出力期間Ｔｒ中は予め定めた高出力Ｐ
rhでレーザを照射し、レーザ停止期間Ｔｓ中は予め定め
た低出力Ｐrlでレーザを照射する発明である。以下、図
面を参照して、実施例６の発明について説明する。
【００５５】図２０は、図９で前述した実施例１に基づ
く実施例６の発明の出力波形図であり、同図（Ａ）はパ
ルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図
（Ｂ）はパルスレーザのレーザ出力値Ｐｒの時間変化を
示す。同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１のピーク期間
Ｔｐの開始時点から、同図（Ｂ）に示すように、予め定
めたレーザ出力期間Ｔｒ中は予め定めた高出力Ｐrhでレ
ーザを照射し、続けて、レーザ停止期間Ｔｓ中は低出力
Ｐrlでレーザを照射する。
く実施例６の発明の出力波形図であり、同図（Ａ）はパ
ルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図
（Ｂ）はパルスレーザのレーザ出力値Ｐｒの時間変化を
示す。同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１のピーク期間
Ｔｐの開始時点から、同図（Ｂ）に示すように、予め定
めたレーザ出力期間Ｔｒ中は予め定めた高出力Ｐrhでレ
ーザを照射し、続けて、レーザ停止期間Ｔｓ中は低出力
Ｐrlでレーザを照射する。
【００５６】図１３で前述した実施例２、図１５で前述
した実施例３、図１６〜１７で前述した実施例４及び図
１８〜１９で前述した実施例５に基づく実施例６の発明
についても、上記と同様であるので、説明は省略する。
上述した実施例６の発明は、それぞれの基礎となる前述
した実施例１〜５の発明の効果に加えて以下の効果を有
する。すなわち、レーザ出力期間Ｔｒ中の高出力値Ｐrh
とレーザ停止期間Ｔｓ中の低出力値Ｐrlとを、被溶接物
の板厚、形状等に応じて適正値に設定することによっ
て、入熱を精密に制御することができ、溶接品質がさら
に向上する。
した実施例３、図１６〜１７で前述した実施例４及び図
１８〜１９で前述した実施例５に基づく実施例６の発明
についても、上記と同様であるので、説明は省略する。
上述した実施例６の発明は、それぞれの基礎となる前述
した実施例１〜５の発明の効果に加えて以下の効果を有
する。すなわち、レーザ出力期間Ｔｒ中の高出力値Ｐrh
とレーザ停止期間Ｔｓ中の低出力値Ｐrlとを、被溶接物
の板厚、形状等に応じて適正値に設定することによっ
て、入熱を精密に制御することができ、溶接品質がさら
に向上する。
【００５７】［実施例７］以下に説明する実施例７の発
明は、出願時の請求項６の発明に対応する。実施例７の
発明は、前述した実施例１〜６の発明に記載するパルス
アーク溶接が交流パルスアーク溶接である発明である。
以下、図面を参照して、実施例７の発明について説明す
る。
明は、出願時の請求項６の発明に対応する。実施例７の
発明は、前述した実施例１〜６の発明に記載するパルス
アーク溶接が交流パルスアーク溶接である発明である。
以下、図面を参照して、実施例７の発明について説明す
る。
【００５８】図２１は、図９で前述した実施例１に基づ
く実施例７の発明の出力波形図であり、同図（Ａ）はパ
ルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図
（Ｂ）はパルスレーザのレーザ出力値Ｐｒの時間変化を
示す。同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２期間中
の電極プラス極性のピーク期間Ｔｐ中は溶滴移行させる
値のピーク電流Ｉｐを通電し、続けて時刻ｔ２〜ｔ２２
期間中の電極マイナス極性の電極マイナス期間Ｔen中は
溶滴移行させない値の電極マイナス電流Ｉenを通電し、
続けて時刻ｔ２２〜ｔ３期間中は電極プラス極性のベー
ス期間Ｔｂ中は溶滴移行させない値のベース電流Ｉｂを
通電する。同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１のピーク
期間Ｔｐの開始時点から予め定めたレーザ出力期間Ｔｒ
中はレーザを照射する。
く実施例７の発明の出力波形図であり、同図（Ａ）はパ
ルスアーク溶接の溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図
（Ｂ）はパルスレーザのレーザ出力値Ｐｒの時間変化を
示す。同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２期間中
の電極プラス極性のピーク期間Ｔｐ中は溶滴移行させる
値のピーク電流Ｉｐを通電し、続けて時刻ｔ２〜ｔ２２
期間中の電極マイナス極性の電極マイナス期間Ｔen中は
溶滴移行させない値の電極マイナス電流Ｉenを通電し、
続けて時刻ｔ２２〜ｔ３期間中は電極プラス極性のベー
ス期間Ｔｂ中は溶滴移行させない値のベース電流Ｉｂを
通電する。同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１のピーク
期間Ｔｐの開始時点から予め定めたレーザ出力期間Ｔｒ
中はレーザを照射する。
【００５９】図１３で前述した実施例２、図１５で前述
した実施例３、図１６〜１７で前述した実施例４、図１
８〜１９で前述した実施例５及びに図２０で前述した実
施例６に基づく実施例７の発明についても、上記と同様
であるので、説明は省略する。上述した実施例７の発明
は、アルミニウム及びアルミニウム合金の薄板溶接にお
いて、それぞれの基礎となる前述した実施例１〜６の発
明の効果を有する。
した実施例３、図１６〜１７で前述した実施例４、図１
８〜１９で前述した実施例５及びに図２０で前述した実
施例６に基づく実施例７の発明についても、上記と同様
であるので、説明は省略する。上述した実施例７の発明
は、アルミニウム及びアルミニウム合金の薄板溶接にお
いて、それぞれの基礎となる前述した実施例１〜６の発
明の効果を有する。
【００６０】［効果］
第１の課題に対する効果
図２２は、実施例１〜２の発明の効果を示すエネルギー
吸収率の比較図である。同図は、従来技術と実施例１〜
２の本発明とのレーザのエネルギー吸収率を比較した図
であり、その試験条件は以下のとおりである。すなわ
ち、被溶接物にアルミニウム合金を使用し、パルスレー
ザのレーザ出力値Ｐｒ＝５［ｋＷ］、レーザ出力期間Ｔ
ｒ＝２［ms］であり、パルスアーク溶接の溶接電流の平
均値２００［Ａ］、ピーク期間Ｔｐ＝２［ms］の場合で
ある。同図から明らかなように、従来技術のエネルギー
吸収率は１８［％］程度であるのに対して、本発明のエ
ネルギー吸収率は２１［％］程度へと高くなっている。
吸収率の比較図である。同図は、従来技術と実施例１〜
２の本発明とのレーザのエネルギー吸収率を比較した図
であり、その試験条件は以下のとおりである。すなわ
ち、被溶接物にアルミニウム合金を使用し、パルスレー
ザのレーザ出力値Ｐｒ＝５［ｋＷ］、レーザ出力期間Ｔ
ｒ＝２［ms］であり、パルスアーク溶接の溶接電流の平
均値２００［Ａ］、ピーク期間Ｔｐ＝２［ms］の場合で
ある。同図から明らかなように、従来技術のエネルギー
吸収率は１８［％］程度であるのに対して、本発明のエ
ネルギー吸収率は２１［％］程度へと高くなっている。
【００６１】 第２の課題に対する効果
図２３は、実施例３の発明の効果を示すスパッタ発生量
の比較図である。同図は、従来技術と実施例３の本発明
とのスパッタ発生量を比較した図えであり、その試験条
件は以下のとおりである。すなわち、被溶接物にマグネ
シウム合金を使用し、パルスレーザのレーザ出力値Ｐｒ
＝３［ｋＷ］、レーザ出力期間Ｔｒ＝３［ms］であり、
パルスアーク溶接の溶接電流の平均値１５０［Ａ］、ピ
ーク期間Ｔｐ＝２［ms］の場合である。同図から明らか
なように、従来技術のスパッタ発生量は約３［g/min］
であるのに対して、本発明のスパッタ発生量は約０．２
［g/min］へと大幅に減少している。
の比較図である。同図は、従来技術と実施例３の本発明
とのスパッタ発生量を比較した図えであり、その試験条
件は以下のとおりである。すなわち、被溶接物にマグネ
シウム合金を使用し、パルスレーザのレーザ出力値Ｐｒ
＝３［ｋＷ］、レーザ出力期間Ｔｒ＝３［ms］であり、
パルスアーク溶接の溶接電流の平均値１５０［Ａ］、ピ
ーク期間Ｔｐ＝２［ms］の場合である。同図から明らか
なように、従来技術のスパッタ発生量は約３［g/min］
であるのに対して、本発明のスパッタ発生量は約０．２
［g/min］へと大幅に減少している。
【００６２】
【発明の効果】実施例１〜２の発明は、パルスアーク溶
接のピーク期間Ｔｐと略同期してレーザを照射するの
で、レーザの被溶接物へのエネルギー吸収率が高くな
り、熱効率の良い溶接を行うことができる。実施例３の
発明は、パルスアーク溶接のピーク期間Ｔｐの終了時点
前後にレーザを溶接狙い位置周辺部に照射することによ
って、溶滴移行時のアーク形状が対称形状になるので、
溶滴移行に伴うスパッタ発生量を大幅に少なくすること
ができる。実施例４の発明は、パルスアーク溶接のベー
ス期間Ｔｂに略同期してレーザを照射することによっ
て、ベース期間Ｔｂ中のアーク状態が不安定になるのを
抑制することができるので、良好な溶接品質を得ること
ができる。
接のピーク期間Ｔｐと略同期してレーザを照射するの
で、レーザの被溶接物へのエネルギー吸収率が高くな
り、熱効率の良い溶接を行うことができる。実施例３の
発明は、パルスアーク溶接のピーク期間Ｔｐの終了時点
前後にレーザを溶接狙い位置周辺部に照射することによ
って、溶滴移行時のアーク形状が対称形状になるので、
溶滴移行に伴うスパッタ発生量を大幅に少なくすること
ができる。実施例４の発明は、パルスアーク溶接のベー
ス期間Ｔｂに略同期してレーザを照射することによっ
て、ベース期間Ｔｂ中のアーク状態が不安定になるのを
抑制することができるので、良好な溶接品質を得ること
ができる。
【００６３】実施例５の発明は、パルスアーク溶接のベ
ース期間Ｔｂ中にレーザを断続して照射することによっ
て、上記の実施例３の効果に加えて、被溶接物への入熱
を精密に制御することができるので、さらに良好な溶接
品質を得ることができる。実施例６の発明では、上記の
実施例１〜５の発明において、高出力でのレーザの照射
と低出力でのレーザの照射とを交互に繰り返すことによ
って、実施例１〜５の発明の効果に加えて、被溶接物へ
の入熱を精密に制御することができるので、さらに良好
な溶接品質を得ることができる。実施例７の発明では、
上記の実施例１〜６の発明において、パルスアーク溶接
方法に交流パルスアーク溶接方法を使用することによっ
て、アルミニウム合金等の薄板溶接において実施例１〜
６の発明の効果を発揮することができる。
ース期間Ｔｂ中にレーザを断続して照射することによっ
て、上記の実施例３の効果に加えて、被溶接物への入熱
を精密に制御することができるので、さらに良好な溶接
品質を得ることができる。実施例６の発明では、上記の
実施例１〜５の発明において、高出力でのレーザの照射
と低出力でのレーザの照射とを交互に繰り返すことによ
って、実施例１〜５の発明の効果に加えて、被溶接物へ
の入熱を精密に制御することができるので、さらに良好
な溶接品質を得ることができる。実施例７の発明では、
上記の実施例１〜６の発明において、パルスアーク溶接
方法に交流パルスアーク溶接方法を使用することによっ
て、アルミニウム合金等の薄板溶接において実施例１〜
６の発明の効果を発揮することができる。
【図１】従来装置の構成図
【図２】従来技術のパルスアーク溶接及びパルスレーザ
の出力波形図
の出力波形図
【図３】従来技術のパルスアーク溶接電源装置のブロッ
ク図
ク図
【図４】従来技術の溶接電源装置のタイミングチャート
【図５】従来技術のレーザ発振装置のブロック図
【図６】レーザを溶融池へ照射したときの状態図
【図７】パルスアーク溶接における溶滴移行時のアーク
発生部模式図
発生部模式図
【図８】超高速溶接時のアーク発生部の模式図
【図９】実施例１の発明の出力波形図
【図１０】実施例１の溶接装置の構成図
【図１１】実施例１の同期回路のブロック図及びタイミ
ングチャート
ングチャート
【図１２】実施例１の出力同期レーザ発振装置のブロッ
ク図
ク図
【図１３】実施例２の発明の出力波形図
【図１４】実施例２の同期回路のブロック図及びタイミ
ングチャート
ングチャート
【図１５】実施例３の発明の出力波形図
【図１６】実施例４の発明の出力波形図
【図１７】実施例４の発明のもう一つの出力波形図
【図１８】実施例５の発明の出力波形図
【図１９】実施例５の発明のもう一つの出力波形図
【図２０】実施例６の発明の出力波形図
【図２１】実施例７の発明の出力波形図
【図２２】本発明の効果を示すエネルギー吸収率比較図
【図２３】本発明の効果を示すスパッタ発生量比較図
１ 溶接ワイヤ
１１ 溶滴
１２ スパッタ
２ 被溶接物
２１ 溶接狙い位置
３ アーク
３１ 陰極点
３２ 金属蒸気
４ 溶接トーチ
５ 送給装置
６ 溶接電源装置
７ レーザ
８ レーザトーチ
９ レーザ発振装置
９１ 出力同期レーザ発振装置
ＡＶ 電圧平均化回路
ＥＩ 電流誤差増幅回路
Ｅｉ 電流誤差増幅信号
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
ＩＢ ベース電流設定回路
Ｉｂ ベース電流（設定信号）
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
Ｉen 電極マイナス電流
ＩＮＶ 出力制御回路
ＩＰ ピーク電流設定回路
Ｉｐ ピーク電流（設定信号）
Ｉsc 電流制御設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＬＯＰ レーザ出力制御回路
ＭＭ タイマ回路
ＭＴＭ 同期タイマ回路
Ｐｒ レーザ出力値
Ｐeh レーザ高出力
Ｐel レーザ低出力
ＰＳ レーザ出力設定回路
Ｐｓ レーザ出力設定（値／信号）
ＳＣ 同期回路
Ｓｃ 同期信号
ＳＩ 切換回路
Ｓｉ 切換信号
Ｔｂ ベース期間
ＴＣ トリガ回路
Ｔｃ トリガ信号
Ｔdb 遅延時間
Ｔdd 遅延時間
Ｔdp 遅延時間
Ｔen 電極マイナス期間
Ｔｆ パルス周期（信号）
ＴＭ タイマ回路
Ｔｍ タイマ信号
Ｔｐ ピーク期間
ＴＲ レーザ出力期間設定回路
Ｔｒ レーザ出力期間（設定信号）
ＴＳ レーザ停止期間設定回路
Ｔｓ レーザ停止期間（設定信号）
Ｖav 電圧平均値信号
Ｖｂ ベース電圧
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
ＶＦ 電圧／周波数変換回路
Ｖｐ ピーク電圧
ＶＳ 電圧設定回路
Ｖｓ 電圧設定（値／信号）
Ｖｗ 溶接電圧
フロントページの続き
(72)発明者 中田 一博
大阪府大阪市阿倍野区昭和町１丁目13番22
号
Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB08 DE04
4E068 BC01 CA02 CA03
Claims (6)
- 【請求項１】溶接ワイヤを送給すると共にピーク期間中
は溶滴移行させる値のピーク電流を通電し続けてベース
期間中は溶滴移行させない値のベース電流を通電するパ
ルスアーク溶接と、予め定めたレーザ出力期間中はレー
ザを出力し続けてレーザ停止期間中はレーザの出力を停
止するパルスレーザとを同時に使用して、前記パルスア
ーク溶接のアーク発生部又はその周辺部の被溶接物表面
に前記パルスレーザを照射して溶接を行うパルスレーザ
照射パルスアーク溶接方法において、 前記パルスアーク溶接の前記ピーク期間の開始時点又は
開始時点から予め定めた遅延時間経過した時点から前記
パルスレーザの前記レーザ出力期間を同期して開始する
パルスレーザ照射パルスアーク溶接方法。 - 【請求項２】溶接ワイヤを送給すると共にピーク期間中
は溶滴移行させる値のピーク電流を通電し続けてベース
期間中は溶滴移行させない値のベース電流を通電するパ
ルスアーク溶接と、予め定めたレーザ出力期間中はレー
ザを出力し続けてレーザ停止期間中はレーザの出力を停
止するパルスレーザとを同時に使用して、前記パルスア
ーク溶接のアーク発生部又はその周辺部の被溶接物表面
に前記パルスレーザを照射して溶接を行うパルスレーザ
照射パルスアーク溶接方法において、 前記パルスアーク溶接の前記ピーク期間の終了時点の直
前から前記パルスレーザの前記レーザ出力期間を同期し
て開始するパルスレーザ照射パルスアーク溶接方法。 - 【請求項３】溶接ワイヤを送給すると共にピーク期間中
は溶滴移行させる値のピーク電流を通電し続けてベース
期間中は溶滴移行させない値のベース電流を通電するパ
ルスアーク溶接と、予め定めたレーザ出力期間中はレー
ザを出力し続けてレーザ停止期間中はレーザの出力を停
止するパルスレーザとを同時に使用して、前記パルスア
ーク溶接のアーク発生部又はその周辺部の被溶接物表面
に前記パルスレーザを照射して溶接を行うパルスレーザ
照射パルスアーク溶接方法において、 前記パルスアーク溶接の前記パルス期間の終了時点又は
終了時点から予め定めた遅延時間経過した時点から前記
パルスレーザの前記レーザ出力期間を同期して開始する
パルスレーザ照射パルスアーク溶接方法。 - 【請求項４】溶接ワイヤを送給すると共にピーク期間中
は溶滴移行させる値のピーク電流を通電し続けてベース
期間中は溶滴移行させない値のベース電流を通電するパ
ルスアーク溶接と、予め定めたレーザ出力期間中はレー
ザを出力し続けてレーザ停止期間中はレーザの出力を停
止するパルスレーザとを同時に使用して、前記パルスア
ーク溶接のアーク発生部又はその周辺部の被溶接物表面
に前記パルスレーザを照射して溶接を行うパルスレーザ
照射パルスアーク溶接方法において、 前記パルスアーク溶接の前記パルス期間の終了時点又は
終了時点から予め定めた遅延時間経過した時点から次の
パルス期間の開始時点までの期間中に複数回の前記パル
スレーザの前記レーザ出力期間を設けたパルスレーザ照
射パルスアーク溶接方法。 - 【請求項５】請求項１又は請求項２又は請求項３又は請
求項４に記載するパルスレーザが、レーザ出力期間中は
予め定めた高出力でレーザを照射し、レーザ停止期間中
は予め定めた低出力でレーザを照射するパルスレーザで
あるパルスレーザ照射パルスアーク溶接方法。 - 【請求項６】請求項１又は請求項２又は請求項３又は請
求項４又は請求項５に記載するパルスアーク溶接が、溶
接ワイヤを送給すると共に電極プラス極性のピーク期間
中は溶滴移行させる値のピーク電流を通電し続けて電極
マイナス極性の電極マイナス期間中は溶滴移行させない
値の電極マイナス電流を通電し続けて電極プラス極性の
ベース期間中は溶滴移行させない値のベース電流を通電
する交流パルスアーク溶接であるパルスレーザ照射パル
スアーク溶接方法。
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|---|---|---|---|
| JP2001211958A JP2003025081A (ja) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | パルスレーザ照射パルスアーク溶接方法 |
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| JP2001211958A Pending JP2003025081A (ja) | 2001-07-12 | 2001-07-12 | パルスレーザ照射パルスアーク溶接方法 |
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
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- 2001-07-12 JP JP2001211958A patent/JP2003025081A/ja active Pending
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