JP2005066693A - Laser-emitting arc-welding apparatus and laser-emitting arc-welding method to plated steel plate - Google Patents

Laser-emitting arc-welding apparatus and laser-emitting arc-welding method to plated steel plate Download PDF

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一蔵 矢澤
Yuji Ueda
裕司 上田
Kenta Watabe
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To select an optimum welding method according to a welded coupler, in a laser-emitting arc-welding apparatus composed of a laser oscillator 11, a welding power source unit 10 and a working head 8 integrating a welding torch 6 and a laser torch 7, etc. <P>SOLUTION: This apparatus is provided with a mode-selection unit MS for selecting one mode from among a single laser-emitting mode, a single arc-welding mode or a laser-emitting arc-welding mode, and for outputting a mode-selecting signal Ms, and a mode-control unit MC, in which at the start of welding, in the case of selecting the single laser-emitting mode with the mode-selecting signal Ms, only the laser-emission is performed; in the case of selecting the single arc-welding mode with the mode-selecting signal Ms, only the arc-welding is performed; and in the case of selecting the laser-emitting arc-welding mode with the mode-selecting signal Ms, the laser-emitting arc-welding is performed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、消耗電極ガスシールドアーク溶接の溶接部にレーザを照射しながら溶接することによって高効率の溶接を行うためのレーザ照射アーク溶接装置及びその装置を用いたメッキ鋼板のレーザ照射アーク溶接方法に関するものである。   The present invention relates to a laser irradiation arc welding apparatus for performing high-efficiency welding by irradiating a welding portion of consumable electrode gas shielded arc welding while irradiating a laser, and a laser irradiation arc welding method for a plated steel sheet using the apparatus. It is about.

消耗電極ガスシールドアーク溶接とレーザ照射とを併用して溶接を行うレーザ照射アーク溶接方法が提案されている。この溶接方法では、消耗電極ガスシールドアーク溶接によって形成される溶融池又はその周辺部にレーザを照射しながら溶接を行う。レーザの種類としては、YAGレーザ、半導体レーザ等が使用される。このレーザ照射アーク溶接方法の特徴は、レーザとアークの2つの熱源によって母材への入熱が行われるために、3m/minを超える高速溶接を行うことができ、生産性の向上を図ることができることである。さらに、レーザ照射アーク溶接方法は、溶接継手部のギャップ裕度が単独のレーザ溶接に比べて大きいので、ワークの加工精度がレーザ溶接ほど厳格でないために、適用範囲が広いという特徴も有する。以下、従来技術のレーザ照射アーク溶接装置について説明する。   There has been proposed a laser irradiation arc welding method in which consumable electrode gas shielded arc welding and laser irradiation are used in combination. In this welding method, welding is performed while irradiating the molten pool formed by consumable electrode gas shield arc welding or its peripheral part with laser. As a type of laser, a YAG laser, a semiconductor laser, or the like is used. The feature of this laser irradiation arc welding method is that heat input to the base metal is performed by two heat sources, laser and arc, so that high-speed welding exceeding 3 m / min can be performed and productivity is improved. It is possible to do. Further, the laser irradiation arc welding method has a feature that the range of application is wide because the gap tolerance of the weld joint is larger than that of single laser welding, and the processing accuracy of the workpiece is not as strict as laser welding. A conventional laser irradiation arc welding apparatus will be described below.

図4は、レーザ照射アーク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10は、アーク3を発生させるための電力を溶接トーチ6へ供給すると共に、溶接ワイヤ1の送給制御を行う。レーザ発振装置11は、レーザトーチ7へレーザ4を出力する。加工ヘッド8は、上記の溶接トーチ6及び上記のレーザトーチ7が一体化されて形成される。ガス開閉器12が開路されると、シールドガス5がガスボンベから上記の加工ヘッド8を通って噴出される。溶接ワイヤ1は、上記の溶接トーチ6から送給されて、母材2との間にアーク3が発生する。上記のレーザトーチ7からレーザ4がアーク発生部へ照射される。   FIG. 4 is a configuration diagram of a laser irradiation arc welding apparatus. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG. The welding power supply device 10 supplies electric power for generating the arc 3 to the welding torch 6 and controls feeding of the welding wire 1. The laser oscillation device 11 outputs the laser 4 to the laser torch 7. The machining head 8 is formed by integrating the welding torch 6 and the laser torch 7. When the gas switch 12 is opened, the shield gas 5 is ejected from the gas cylinder through the processing head 8. The welding wire 1 is fed from the welding torch 6 and an arc 3 is generated between the welding wire 1 and the base material 2. The laser 4 is irradiated from the laser torch 7 to the arc generator.

上記の加工ヘッド8は、移動装置に取り付けられて、溶接線に沿うって移動する。同図は、この移動装置としてロボット9を使用する場合である。ロボット本体9の手首部に上記の加工ヘッド8は取り付けられて、溶接線に沿って移動される。ロボット制御装置13は、上記のロボット本体9の動作を制御する。   The machining head 8 is attached to a moving device and moves along the weld line. This figure shows a case where a robot 9 is used as the moving device. The machining head 8 is attached to the wrist of the robot body 9 and moved along the weld line. The robot control device 13 controls the operation of the robot body 9 described above.

溶接の手順は以下のようになる。
(1)ロボット本体9が移動して加工ヘッド8を予め定めた溶接開始位置へ移動させる。
(2)ガス開閉器12が開路されてシールドガス5が加工ヘッド8から噴出される。
(3)同時に、溶接電源装置10からの電力供給及び送給制御が開始されて、溶接ワイヤ1が送給されアーク3が発生する。
(4)同時に、レーザトーチ7からのレーザ4の照射が開始される。
(5)アーク溶接及びレーザ照射を行いながら加工ヘッド8は溶接線に沿って移動する。
(6)加工ヘッド8が予め定めた溶接終了位置に到達すると、アーク溶接及びレーザ照射を終了する。
The welding procedure is as follows.
(1) The robot body 9 moves to move the machining head 8 to a predetermined welding start position.
(2) The gas switch 12 is opened and the shield gas 5 is ejected from the machining head 8.
(3) At the same time, power supply and feed control from the welding power source device 10 is started, and the welding wire 1 is fed to generate the arc 3.
(4) At the same time, irradiation of the laser 4 from the laser torch 7 is started.
(5) The machining head 8 moves along the weld line while performing arc welding and laser irradiation.
(6) When the machining head 8 reaches a predetermined welding end position, the arc welding and laser irradiation are ended.

特開平10−225770号公報JP-A-10-225770 特開2002−192363号公報JP 2002-192363 A

上述したように、レーザ照射アーク溶接方法は、単独のアーク溶接よりも高速溶接を行うことができるので、生産性を向上させることができる。また、単独のレーザ溶接よりも溶接継手部のギャップ裕度が大きいので、ワークの加工精度がレーザ溶接ほど厳格でなく、適用範囲が広い。   As described above, since the laser irradiation arc welding method can perform high-speed welding as compared with single arc welding, productivity can be improved. In addition, since the gap tolerance of the welded joint portion is larger than that of single laser welding, the workpiece machining accuracy is not as strict as laser welding, and the application range is wide.

ところで、溶接ラインにおいては、種々のワークの溶接を行う必要がある。また、1つのワークに複数個の溶接個所が存在する場合も多い。このように、溶接ラインでは、種々の溶接継手に対して高品質・高効率な溶接を行う必要がある。レーザ照射アーク溶接は上述したように優れた特性を有する溶接方法であるが、溶接継手によってはさらに高速で低歪みの溶接を要求される場合もある。このような場合には、溶接継手部のギャップを小さくするように管理した上で、レーザ溶接を行う必要がある。レーザ照射アーク溶接の溶接速度は5m/min程度が限界であるが、単独のレーザ溶接では7m/min程度まで可能となる。   By the way, in a welding line, it is necessary to weld various workpieces. Further, there are many cases where a plurality of welding points exist in one workpiece. Thus, in a welding line, it is necessary to perform high quality and highly efficient welding with respect to various weld joints. Laser irradiation arc welding is a welding method having excellent characteristics as described above, but depending on the welded joint, welding at a higher speed and lower strain may be required. In such a case, it is necessary to perform laser welding after managing the gap of the welded joint portion to be small. The limit of the laser irradiation arc welding speed is about 5 m / min, but a single laser welding can be up to about 7 m / min.

また、溶接継手のギャップが大きい場合には、レーザ照射アーク溶接の優位点が小さくなるので、溶接条件及び施行の管理が容易な単独のアーク溶接のメリットが上回ることになる。また、溶接長の短い溶接個所の場合も、単独のアーク溶接の方が有利である。このように、種々の溶接継手に応じて最適な溶接方法が異なる場合がある。このような場合には、従来技術では、レーザ照射アーク溶接装置、レーザ溶接装置及びアーク溶接装置の3台の溶接装置を溶接ラインに設置する必要があった。このために、設備コストが高額になり、設置スペースも大きな空間が必要であった。   Further, when the gap of the welded joint is large, the advantage of laser irradiation arc welding is reduced, so that the merit of single arc welding with easy management of welding conditions and execution is exceeded. Also, in the case of a welding point with a short welding length, single arc welding is more advantageous. Thus, the optimal welding method may differ according to various weld joints. In such a case, in the prior art, it was necessary to install three welding apparatuses, a laser irradiation arc welding apparatus, a laser welding apparatus, and an arc welding apparatus, on the welding line. For this reason, the equipment cost is high, and a large installation space is required.

そこで、本発明では、種々の溶接継手に応じてレーザ照射アーク溶接、レーザ溶接又はアーク溶接の中から最適な溶接方法を任意に選択することが可能なレーザ照射アーク溶接装置を提供する。   Therefore, the present invention provides a laser irradiation arc welding apparatus capable of arbitrarily selecting an optimum welding method from laser irradiation arc welding, laser welding, or arc welding according to various welding joints.

上述した課題を解決するために、第1の発明は、レーザを出力するレーザ発振装置と、消耗電極ガスシールドアーク溶接のための電力供給及び溶接ワイヤの送給制御を行う溶接電源装置と、前記溶接電源装置によるアーク溶接のための溶接トーチ及び前記レーザ発振装置からのレーザを溶接部に照射するレーザトーチを一体化した加工ヘッドと、前記加工ヘッドからのシールドガスの噴出を制御するガス開閉器と、前記加工ヘッドを溶接線に沿って移動させる移動装置とからなるレーザ照射アーク溶接装置において、
単独レーザ照射モード又は単独アーク溶接モードの内の少なくとも1つのモード又はレーザ照射アーク溶接モードの中から1つのモードを選択してモード選択信号を出力するモード選択器と、
溶接開始に際して、前記モード選択信号が前記単独レーザ照射モードであるときには、前記溶接電源装置へ出力停止信号を送出して前記溶接トーチへの電力供給及び溶接ワイヤの送給を停止し、かつ前記ガス開閉器へ開路信号を送出して前記加工ヘッドからシールドガスの噴出を開始し、かつ前記レーザ発振装置へ出力開始信号を送出して前記レーザトーチからのレーザ照射を開始してレーザ照射のみを行わせ、前記モード選択信号が前記単独アーク溶接モードであるときには、前記溶接電源装置へ出力開始信号を送出して前記溶接トーチへの電力供給及び溶接ワイヤの送給を開始し、かつ前記ガス開閉器へ開路信号を送出して前記加工ヘッドからシールドガスの噴出を開始し、かつ前記レーザ発振装置へ出力停止信号を送出して前記レーザトーチからのレーザ照射を停止してアーク溶接のみを行わせ、前記モード選択信号が前記レーザ照射アーク溶接モードであるときには、前記溶接電源装置へ出力開始信号を送出して前記溶接トーチへの電力供給及び溶接ワイヤの送給を開始し、かつ前記ガス開閉器へ開路信号を送出して前記加工ヘッドからシールドガスの噴出を開始し、かつ前記レーザ発振装置へ出力開始信号を送出して前記レーザトーチからのレーザ照射を開始してレーザ照射アーク溶接を行わせるモード制御装置と、を備えたことを特徴とするレーザ照射アーク溶接装置である。
In order to solve the above-described problems, the first invention includes a laser oscillation device that outputs a laser, a power supply for consumable electrode gas shielded arc welding, and a welding power supply device that performs feeding control of a welding wire, A processing head in which a welding torch for arc welding by a welding power source device and a laser torch for irradiating a laser beam from the laser oscillation device to a welded portion are integrated, and a gas switch for controlling ejection of shield gas from the processing head; In the laser irradiation arc welding apparatus comprising a moving device for moving the machining head along the welding line,
A mode selector for selecting a mode from at least one of a single laser irradiation mode or a single arc welding mode or a laser irradiation arc welding mode and outputting a mode selection signal;
At the start of welding, when the mode selection signal is the single laser irradiation mode, an output stop signal is sent to the welding power source device to stop the power supply to the welding torch and the feeding of the welding wire, and the gas An opening circuit signal is sent to the switch to start ejection of shield gas from the machining head, and an output start signal is sent to the laser oscillation device to start laser irradiation from the laser torch so that only laser irradiation is performed. When the mode selection signal is the single arc welding mode, an output start signal is sent to the welding power source device to start supplying power to the welding torch and feeding the welding wire, and to the gas switch An opening circuit signal is sent to start ejection of shield gas from the machining head, and an output stop signal is sent to the laser oscillation device to send the laser When the laser irradiation from the torch is stopped and only arc welding is performed, and the mode selection signal is the laser irradiation arc welding mode, an output start signal is sent to the welding power source device to supply power to the welding torch. The supply of the welding wire and the feeding of the welding wire is started, an opening signal is sent to the gas switch to start ejection of shield gas from the processing head, and an output start signal is sent to the laser oscillator to send the laser torch. A laser irradiation arc welding apparatus, comprising: a mode control device that starts laser irradiation from and performs laser irradiation arc welding.

また、第2の発明は、モード選択器が溶接継手の種類ごとに予め設定されたモード選択信号を出力することを特徴とする第1の発明記載のレーザ照射アーク溶接装置である。   The second invention is the laser irradiation arc welding apparatus according to the first invention, wherein the mode selector outputs a mode selection signal set in advance for each type of weld joint.

また、第3の発明は、第1の発明記載のレーザ照射アーク溶接装置を用いたメッキ鋼板のレーザ照射アーク溶接方法であって、
加工ヘッドを溶接開始位置に移動させ、モード選択器によってモード選択信号を単独レーザ照射モードに設定し、前記加工ヘッドを溶接線に沿って移動させながらレーザ照射のみを行い前記溶接線近傍のメッキを蒸発させて除去し、
続いて前記加工ヘッドを前記溶接開始位置へ戻し、前記モード選択器によって前記モード選択信号をレーザ照射アーク溶接モードに切り換え、前記加工ヘッドを前記溶接線に沿って移動させながらレーザ照射アーク溶接を行うことを特徴とするメッキ鋼板のレーザ照射アーク溶接方法である。
Moreover, 3rd invention is the laser irradiation arc welding method of the plated steel plate using the laser irradiation arc welding apparatus of 1st invention,
Move the processing head to the welding start position, set the mode selection signal to the single laser irradiation mode by the mode selector, and perform the laser irradiation only while moving the processing head along the welding line to plate near the welding line. Evaporate and remove,
Subsequently, the machining head is returned to the welding start position, the mode selection signal is switched to the laser irradiation arc welding mode by the mode selector, and laser irradiation arc welding is performed while moving the machining head along the welding line. This is a laser irradiation arc welding method for a plated steel sheet.

上記第1の発明によれば、溶接継手の種類に応じてモード選択信号を所望値に設定することによって、1台の溶接装置をレーザ照射アーク溶接装置、単独レーザ照射装置、単独アーク溶接装置に切り換えることができるので、設備コスト及び設置スペースを小さくすることができる。   According to the first aspect of the invention, by setting the mode selection signal to a desired value according to the type of the weld joint, one welding apparatus is changed to a laser irradiation arc welding apparatus, a single laser irradiation apparatus, and a single arc welding apparatus. Since it can be switched, the equipment cost and installation space can be reduced.

上記第2の発明によれば、溶接継手の種類に応じてモード選択信号が適正値に自動設定されるので、常に溶接継手に最適な溶接方法で溶接を行うことができる。   According to the second aspect of the invention, the mode selection signal is automatically set to an appropriate value according to the type of the welded joint, so that welding can always be performed with the optimum welding method for the welded joint.

上記第3の発明によれば、上記第1の発明のレーザ照射アーク溶接装置を用いて、まず単独レーザ照射によってメッキ鋼板のメッキを除去し、続いてメッキ除去部をレーザ照射アーク溶接によって高速・高品質に溶接することができる。   According to the third invention, using the laser irradiation arc welding apparatus of the first invention, first, the plating of the plated steel sheet is removed by single laser irradiation, and then the plating removal portion is removed at high speed by laser irradiation arc welding. High quality can be welded.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1に係るレーザ照射アーク溶接装置の構成図である。同図において、上述した図4と同一の構成物には同一符号を付してそれらの説明は省略する。以下、図4とは異なる点線で示す構成物について同図を参照して説明する。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a configuration diagram of a laser irradiation arc welding apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. Hereinafter, components indicated by dotted lines different from those in FIG. 4 will be described with reference to FIG.

モード選択器MSは、単独レーザ照射モード又は単独アーク溶接モードの内の少なくとも1つのモード又はレーザ照射アーク溶接モードの中から1つのモードを選択してモード選択信号Msを出力する。モード制御装置MCは、このモード選択信号Msを入力して、溶接電源装置10へ電源出力開始/停止信号Pcを送出し、レーザ発振装置11へレーザ出力開始/停止信号Lcを送出し、ガス開閉器12へ開閉信号Gcを送出する。動作は以下のとおりである。   The mode selector MS selects a mode from at least one of the single laser irradiation mode and the single arc welding mode or the laser irradiation arc welding mode and outputs a mode selection signal Ms. The mode control device MC inputs this mode selection signal Ms, sends a power output start / stop signal Pc to the welding power source device 10, sends a laser output start / stop signal Lc to the laser oscillation device 11, and opens and closes the gas. An open / close signal Gc is sent to the device 12. The operation is as follows.

(1)溶接開始に際して、上記のモード選択信号Msが上記の単独レーザ照射モードであるときには、溶接電源装置10へ電源出力停止信号Pc(Lowレベル)を送出して溶接トーチ6への電力供給及び溶接ワイヤ1の送給を停止する。かつ、ガス開閉器12へ開路信号Gc(Highレベル)を送出して加工ヘッド8からシールドガス5の噴出を開始する。かつ、レーザ発振装置11へレーザ出力開始信号Lc(Highレベル)を送出してレーザトーチ7からのレーザ4の照射を開始して、レーザ照射のみを行わせる。 (1) At the start of welding, when the mode selection signal Ms is the single laser irradiation mode, a power output stop signal Pc (Low level) is sent to the welding power source 10 to supply power to the welding torch 6 and The feeding of the welding wire 1 is stopped. At the same time, an opening signal Gc (High level) is sent to the gas switch 12 to start ejection of the shield gas 5 from the machining head 8. In addition, a laser output start signal Lc (High level) is sent to the laser oscillation device 11 to start irradiation of the laser 4 from the laser torch 7 so that only laser irradiation is performed.

(2)上記のモード選択信号Msが上記の単独アーク溶接モードであるときには、溶接電源装置10へ電源出力開始信号Pc(Highレベル)を送出して溶接トーチ6への電力供給及び溶接ワイヤ1の送給を開始する。かつ、ガス開閉器12へ開路信号Gc(Highレベル)を送出して加工ヘッド8からシールドガス5の噴出を開始する。かつ、レーザ発振装置11へレーザ出力停止信号Lc(Lowレベル)を送出してレーザトーチ7からのレーザ4の照射を停止して、アーク溶接のみを行わせる。 (2) When the mode selection signal Ms is the single arc welding mode, a power output start signal Pc (High level) is sent to the welding power source 10 to supply power to the welding torch 6 and the welding wire 1 Start feeding. At the same time, an opening signal Gc (High level) is sent to the gas switch 12 to start ejection of the shield gas 5 from the machining head 8. In addition, a laser output stop signal Lc (Low level) is sent to the laser oscillation device 11 to stop the irradiation of the laser 4 from the laser torch 7, and only arc welding is performed.

(3)上記のモード選択信号Msが上記のレーザ照射アーク溶接モードであるときには、溶接電源装置10へ電源出力開始信号Pc(Highレベル)を送出して溶接トーチ6への電力供給及び溶接ワイヤ1の送給を開始する。かつ、ガス開閉器12へ開路信号Gc(Highレベル)を送出して加工ヘッド8からシールドガス5の噴出を開始する。かつ、レーザ発振装置11へレーザ出力開始信号Lc(Highレベル)を送出してレーザトーチ7からのレーザ4の照射を開始して、レーザ照射アーク溶接を行わせる。 (3) When the mode selection signal Ms is the laser irradiation arc welding mode, a power output start signal Pc (High level) is sent to the welding power source 10 to supply power to the welding torch 6 and the welding wire 1. Start feeding. At the same time, an opening signal Gc (High level) is sent to the gas switch 12 to start ejection of the shield gas 5 from the machining head 8. In addition, a laser output start signal Lc (High level) is sent to the laser oscillation device 11 to start the irradiation of the laser 4 from the laser torch 7 to perform laser irradiation arc welding.

図2は、上述した図1の溶接装置における各信号のタイミングチャートである。同図(A)はモード選択信号Msの、同図(B)はガス開閉信号Gcの、同図(C)はレーザ出力開始/停止信号Lcの、同図(D)は電源出力開始/停止信号Pcの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明する。 FIG. 2 is a timing chart of each signal in the welding apparatus of FIG. 1 described above. (A) in the figure shows the mode selection signal Ms, (B) in the figure shows the gas switching signal Gc, (C) shows the laser output start / stop signal Lc, and (D) shows the power supply output start / stop. The time change of the signal Pc is shown. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

同図において、時刻t1〜t2の期間中は、溶接継手1をレーザ照射のみによって溶接し、時刻t3〜t4の期間中は、溶接継手2をアーク溶接のみによって溶接し、時刻t5〜t6の期間中は、溶接継手3をレーザ照射アーク溶接する場合である。   In the figure, during the period from time t1 to t2, the welded joint 1 is welded only by laser irradiation, and during the period from time t3 to t4, the welded joint 2 is welded only by arc welding, and the period from time t5 to t6. The inside is a case where the weld joint 3 is subjected to laser irradiation arc welding.

(1)時刻t1〜t2の単独レーザ照射期間
時刻t1において、加工ヘッドが溶接継手1の溶接開始位置に移動すると、同図(A)に示すように、モード選択信号Ms=1(単独レーザ照射モード)に設定される。これに応じて、同図(B)に示すように、ガス開閉信号GcがHighレベル(開路信号)となり加工ヘッドからのシールドガスの噴出が開始する。同時に、同図(C)に示すように、レーザ出力開始/停止信号LcがHighレベル(レーザ出力開始信号)となりレーザトーチからのレーザの照射が開始する。同時に、同図(D)に示すように、電源出力開始/停止信号PcはLowレベル(電源出力停止信号)であるので溶接電源装置からの電力供給及び送給制御は停止したままである。この結果、この期間中は、溶接継手1に対して単独レーザ照射が行われる。
(1) Single laser irradiation period from time t1 to t2 When the machining head moves to the welding start position of the welded joint 1 at time t1, as shown in FIG. Mode). In response to this, as shown in FIG. 5B, the gas opening / closing signal Gc becomes High level (open circuit signal), and the ejection of the shielding gas from the machining head starts. At the same time, as shown in FIG. 5C, the laser output start / stop signal Lc becomes High level (laser output start signal), and laser irradiation from the laser torch starts. At the same time, as shown in FIG. 4D, since the power supply output start / stop signal Pc is at the low level (power supply output stop signal), the power supply and feed control from the welding power supply device remain stopped. As a result, during this period, single laser irradiation is performed on the welded joint 1.

(2)時刻t3〜t4の単独アーク溶接期間
時刻t3において、加工ヘッドが溶接継手2の溶接開始位置に移動すると、同図(A)に示すように、モード選択信号Ms=2(単独アーク溶接モード)に設定される。これに応じて、同図(B)に示すように、ガス開閉信号GcがHighレベル(開路信号)となり加工ヘッドからのシールドガスの噴出が開始する。同時に、同図(C)に示すように、レーザ出力開始/停止信号LcはLowレベル(レーザ出力停止信号)であるのでレーザトーチからのレーザの照射が停止したままである。同時に、同図(D)に示すように、電源出力開始/停止信号PcがHighレベル(電源出力開始信号)となり溶接電源装置からの電力供給及び送給制御が開始される。この結果、この期間中は、溶接継手2に対して単独アーク溶接が行われる。
(2) Single arc welding period from time t3 to t4 When the machining head moves to the welding start position of the weld joint 2 at time t3, as shown in FIG. Mode). In response to this, as shown in FIG. 5B, the gas opening / closing signal Gc becomes High level (open circuit signal), and the ejection of the shielding gas from the machining head starts. At the same time, as shown in FIG. 3C, the laser output start / stop signal Lc is at the low level (laser output stop signal), so that the laser irradiation from the laser torch remains stopped. At the same time, as shown in FIG. 4D, the power output start / stop signal Pc becomes High level (power output start signal), and power supply and feed control from the welding power supply device are started. As a result, during this period, single arc welding is performed on the welded joint 2.

(3)時刻t5〜t6のレーザ照射アーク溶接期間
時刻t5において、加工ヘッドが溶接継手3の溶接開始位置に移動すると、同図(A)に示すように、モード選択信号Ms=3(レーザ照射アーク溶接モード)に設定される。これに応じて、同図(B)に示すように、ガス開閉信号GcがHighレベル(開路信号)となり加工ヘッドからのシールドガスの噴出が開始する。同時に、同図(C)に示すように、レーザ出力開始/停止信号LcがHighレベル(レーザ出力開始信号)となりレーザトーチからのレーザの照射が開始する。同時に、同図(D)に示すように、電源出力開始/停止信号PcがHighレベル(電源出力開始信号)となり溶接電源装置からの電力供給及び送給制御が開始される。この結果、この期間中は、溶接継手3に対してレーザ照射アーク溶接が行われる。
(3) Laser irradiation arc welding period from time t5 to t6 When the processing head moves to the welding start position of the weld joint 3 at time t5, as shown in FIG. Arc welding mode). In response to this, as shown in FIG. 5B, the gas opening / closing signal Gc becomes High level (open circuit signal), and the ejection of the shielding gas from the machining head starts. At the same time, as shown in FIG. 5C, the laser output start / stop signal Lc becomes High level (laser output start signal), and laser irradiation from the laser torch starts. At the same time, as shown in FIG. 4D, the power output start / stop signal Pc becomes High level (power output start signal), and power supply and feed control from the welding power supply device are started. As a result, laser irradiation arc welding is performed on the welded joint 3 during this period.

上述したように、溶接継手の種類に応じて予め定めたモード選択信号Msが設定されtw、このモード選択信号Msに対応した溶接方法が実施されるようにレーザ照射アーク溶接装置が制御される。   As described above, the mode selection signal Ms determined in advance according to the type of the weld joint is set tw, and the laser irradiation arc welding apparatus is controlled so that the welding method corresponding to the mode selection signal Ms is performed.

[実施の形態2]
図3は、上述した実施の形態1に係るレーザ照射アーク溶接装置を用いて、メッキ鋼板の溶接を行う場合のタイミングチャートである。同図(A)はモード選択信号Msの、同図(B)はガス開閉信号Gcの、同図(C)はレーザ出力開始/停止信号Lcの、同図(D)は電源出力開始/停止信号Pcの、同図(E)及び(F)は溶接部の模式図を示す。以下、同図を参照して説明する。
[Embodiment 2]
FIG. 3 is a timing chart when welding a plated steel plate using the laser irradiation arc welding apparatus according to the first embodiment described above. (A) in the figure shows the mode selection signal Ms, (B) in the figure shows the gas switching signal Gc, (C) shows the laser output start / stop signal Lc, and (D) shows the power supply output start / stop. (E) and (F) of the signal Pc show schematic diagrams of the welded portion. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

同図は、メッキ鋼板からなる溶接継手4を溶接する場合であり、時刻t1〜t2の期間中は溶接継手4の溶接線近傍のメッキを単独レーザ照射によって除去し、続いて時刻t3〜t4の期間中は溶接継手4のメッキが除去された溶接線上をレーザ照射アーク溶接する。溶接予定個所にメッキが存在するままで溶接を行うと、溶接中にメッキの蒸発によってアーク状態が不安定になり、溶接ビードが不良になる場合がある。さらに、メッキの蒸発ガスが溶融池に混入してブローホールが発生する場合もある。このために、メッキ鋼板を溶接する際には、溶接予定個所のメッキを除去することが望ましい。本発明の溶接装置を用いれば、メッキ鋼板の溶接を効率よく高品質に行うことができる。メッキ鋼板としては、亜鉛メッキ鋼板、アルミメッキ鋼板、鉛−錫合金メッキ鋼板等がある。   This figure shows a case where a welded joint 4 made of a plated steel plate is welded. During the period from time t1 to t2, the plating in the vicinity of the weld line of the welded joint 4 is removed by single laser irradiation, and then at time t3 to t4. During the period, laser irradiation arc welding is performed on the weld line from which the plating of the weld joint 4 has been removed. If welding is performed while plating is present at a place to be welded, the arc state becomes unstable due to evaporation of the plating during welding, and the weld bead may become defective. Further, the plating evaporation gas may enter the molten pool to generate blow holes. For this reason, when welding a plated steel plate, it is desirable to remove the plating of the place to be welded. If the welding apparatus of this invention is used, welding of a plated steel plate can be performed efficiently and with high quality. Examples of the plated steel sheet include a galvanized steel sheet, an aluminum plated steel sheet, and a lead-tin alloy plated steel sheet.

(1)時刻t1〜t2の単独レーザ照射期間
時刻t1において、加工ヘッドが溶接継手4の溶接開始位置に移動すると、同図(A)に示すように、モード選択信号Ms=1(単独レーザ照射モード)に設定される。これに応じて、同図(B)に示すように、ガス開閉信号GcがHighレベル(開路信号)となり加工ヘッドからのシールドガスの噴出が開始する。同時に、同図(C)に示すように、レーザ出力開始/停止信号LcがHighレベル(レーザ出力開始信号)となりレーザトーチからのレーザの照射が開始する。同時に、同図(D)に示すように、電源出力開始/停止信号PcはLowレベル(電源出力停止信号)であるので溶接電源装置からの電力供給及び送給制御は停止したままである。したがって、この期間中は、同図(E)に示すように、溶接継手4に対して単独レーザ照射が行われて、溶接線近傍のメッキが蒸発によって除去される。
(1) Single laser irradiation period from time t1 to t2 When the processing head moves to the welding start position of the weld joint 4 at time t1, as shown in FIG. Mode). In response to this, as shown in FIG. 5B, the gas opening / closing signal Gc becomes High level (open circuit signal), and the ejection of the shielding gas from the machining head starts. At the same time, as shown in FIG. 5C, the laser output start / stop signal Lc becomes High level (laser output start signal), and laser irradiation from the laser torch starts. At the same time, as shown in FIG. 4D, since the power supply output start / stop signal Pc is at the low level (power supply output stop signal), the power supply and feed control from the welding power supply device remain stopped. Accordingly, during this period, as shown in FIG. 5E, the welded joint 4 is irradiated with a single laser, and the plating in the vicinity of the weld line is removed by evaporation.

(2)時刻t3〜t4のレーザ照射アーク溶接期間
時刻t3において、加工ヘッドが再び溶接継手4の溶接開始位置に移動すると、同図(A)に示すように、モード選択信号Ms=3(レーザ照射アーク溶接モード)に設定される。これに応じて、同図(B)に示すように、ガス開閉信号GcがHighレベル(開路信号)となり加工ヘッドからのシールドガスの噴出が開始する。同時に、同図(C)に示すように、レーザ出力開始/停止信号LcがHighレベル(レーザ出力開始信号)となりレーザトーチからのレーザの照射が開始する。同時に、同図(D)に示すように、電源出力開始/停止信号PcがHighレベル(電源出力開始信号)となり溶接電源装置からの電力供給及び送給制御が開始される。したがって、この期間中は、同図(F)に示すように、溶接継手4のメッキが除去された溶接線上を高速度でレーザ照射アーク溶接が行われる。
(2) Laser irradiation arc welding period from time t3 to t4 When the machining head moves again to the welding start position of the welded joint 4 at time t3, as shown in FIG. Irradiation arc welding mode). In response to this, as shown in FIG. 5B, the gas opening / closing signal Gc becomes High level (open circuit signal), and the ejection of the shielding gas from the machining head starts. At the same time, as shown in FIG. 5C, the laser output start / stop signal Lc becomes High level (laser output start signal), and laser irradiation from the laser torch starts. At the same time, as shown in FIG. 4D, the power output start / stop signal Pc becomes High level (power output start signal), and power supply and feed control from the welding power supply device are started. Therefore, during this period, laser irradiation arc welding is performed at a high speed on the weld line from which the plating of the weld joint 4 has been removed, as shown in FIG.

従来、メッキ鋼板を高速・高品質に溶接するためには、メッキを除去するためのレーザ発振装置と、溶接を行うためのレーザ照射アーク溶接装置又はもう1台のレーザ発振装置が必要であった。しかし、本発明では、1台のレーザ照射アーク溶接装置によって実現することができる。   Conventionally, in order to weld a plated steel plate at high speed and high quality, a laser oscillation device for removing plating and a laser irradiation arc welding device for welding or another laser oscillation device have been required. . However, the present invention can be realized by one laser irradiation arc welding apparatus.

本発明の実施の形態1に係るレーザ照射アーク溶接装置の構成図である。It is a block diagram of the laser irradiation arc welding apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1の溶接装置における各信号のタイミングチャートである。It is a timing chart of each signal in the welding apparatus of FIG. 本発明の実施の形態2に係るメッキ鋼板のレーザ照射アーク溶接方法を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the laser irradiation arc welding method of the plated steel plate which concerns on Embodiment 2 of this invention. 従来技術のレーザ照射アーク溶接装置の構成図である。It is a block diagram of the laser irradiation arc welding apparatus of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 溶接ワイヤ
2 母材
3 アーク
4 レーザ
5 シールドガス
6 溶接トーチ
7 レーザトーチ
8 加工ヘッド
9 ロボット本体
10 溶接電源装置
11 レーザ発振装置
12 ガス開閉器
13 ロボット制御装置
Gc ガス開閉信号
Lc レーザ出力開始/停止信号
MC モード制御装置
MS モード選択器
Ms モード選択信号
Pc 電源出力開始/停止信号

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding wire 2 Base material 3 Arc 4 Laser 5 Shielding gas 6 Welding torch 7 Laser torch 8 Processing head 9 Robot main body 10 Welding power supply device 11 Laser oscillation device 12 Gas switch 13 Robot controller Gc Gas switching signal Lc Laser output start / stop Signal MC Mode controller MS Mode selector Ms Mode selection signal Pc Power supply output start / stop signal

Claims (3)

レーザを出力するレーザ発振装置と、消耗電極ガスシールドアーク溶接のための電力供給及び溶接ワイヤの送給制御を行う溶接電源装置と、前記溶接電源装置によるアーク溶接のための溶接トーチ及び前記レーザ発振装置からのレーザを溶接部に照射するレーザトーチを一体化した加工ヘッドと、前記加工ヘッドからのシールドガスの噴出を制御するガス開閉器と、前記加工ヘッドを溶接線に沿って移動させる移動装置とからなるレーザ照射アーク溶接装置において、
単独レーザ照射モード又は単独アーク溶接モードの内の少なくとも1つのモード又はレーザ照射アーク溶接モードの中から1つのモードを選択してモード選択信号を出力するモード選択器と、
溶接開始に際して、前記モード選択信号が前記単独レーザ照射モードであるときには、前記溶接電源装置へ出力停止信号を送出して前記溶接トーチへの電力供給及び溶接ワイヤの送給を停止し、かつ前記ガス開閉器へ開路信号を送出して前記加工ヘッドからシールドガスの噴出を開始し、かつ前記レーザ発振装置へ出力開始信号を送出して前記レーザトーチからのレーザ照射を開始してレーザ照射のみを行わせ、前記モード選択信号が前記単独アーク溶接モードであるときには、前記溶接電源装置へ出力開始信号を送出して前記溶接トーチへの電力供給及び溶接ワイヤの送給を開始し、かつ前記ガス開閉器へ開路信号を送出して前記加工ヘッドからシールドガスの噴出を開始し、かつ前記レーザ発振装置へ出力停止信号を送出して前記レーザトーチからのレーザ照射を停止してアーク溶接のみを行わせ、前記モード選択信号が前記レーザ照射アーク溶接モードであるときには、前記溶接電源装置へ出力開始信号を送出して前記溶接トーチへの電力供給及び溶接ワイヤの送給を開始し、かつ前記ガス開閉器へ開路信号を送出して前記加工ヘッドからシールドガスの噴出を開始し、かつ前記レーザ発振装置へ出力開始信号を送出して前記レーザトーチからのレーザ照射を開始してレーザ照射アーク溶接を行わせるモード制御装置と、を備えたことを特徴とするレーザ照射アーク溶接装置。
Laser oscillation device for outputting laser, welding power supply device for supplying power for consumable electrode gas shielded arc welding and feeding control of welding wire, welding torch for arc welding by the welding power supply device, and laser oscillation A machining head integrated with a laser torch for irradiating a welding portion with a laser beam from the apparatus, a gas switch for controlling ejection of shield gas from the machining head, and a moving device for moving the machining head along a welding line; In the laser irradiation arc welding apparatus consisting of
A mode selector for selecting a mode from at least one of a single laser irradiation mode or a single arc welding mode or a laser irradiation arc welding mode and outputting a mode selection signal;
At the start of welding, when the mode selection signal is the single laser irradiation mode, an output stop signal is sent to the welding power source device to stop the power supply to the welding torch and the feeding of the welding wire, and the gas An opening circuit signal is sent to the switch to start ejection of shield gas from the machining head, and an output start signal is sent to the laser oscillation device to start laser irradiation from the laser torch so that only laser irradiation is performed. When the mode selection signal is the single arc welding mode, an output start signal is sent to the welding power source device to start supplying power to the welding torch and feeding the welding wire, and to the gas switch Sending an open circuit signal to start ejection of shield gas from the machining head, and sending an output stop signal to the laser oscillation device to send the laser When the laser irradiation from the torch is stopped and only arc welding is performed, and the mode selection signal is the laser irradiation arc welding mode, an output start signal is sent to the welding power source device to supply power to the welding torch. The supply of the welding wire and the welding wire is started, and an opening signal is sent to the gas switch to start ejection of shield gas from the processing head, and an output start signal is sent to the laser oscillator to send the laser torch. A laser irradiation arc welding apparatus, comprising: a mode control device that starts laser irradiation from a laser beam and performs laser irradiation arc welding.
モード選択器が溶接継手の種類ごとに予め設定されたモード選択信号を出力することを特徴とする請求項1記載のレーザ照射アーク溶接装置。   The laser irradiation arc welding apparatus according to claim 1, wherein the mode selector outputs a mode selection signal set in advance for each type of weld joint. 請求項1記載のレーザ照射アーク溶接装置を用いたメッキ鋼板のレーザ照射アーク溶接方法であって、
加工ヘッドを溶接開始位置に移動させ、モード選択器によってモード選択信号を単独レーザ照射モードに設定し、前記加工ヘッドを溶接線に沿って移動させながらレーザ照射のみを行い前記溶接線近傍のメッキを蒸発させて除去し、
続いて前記加工ヘッドを前記溶接開始位置へ戻し、前記モード選択器によって前記モード選択信号をレーザ照射アーク溶接モードに切り換え、前記加工ヘッドを前記溶接線に沿って移動させながらレーザ照射アーク溶接を行うことを特徴とするメッキ鋼板のレーザ照射アーク溶接方法。

A laser irradiation arc welding method for a plated steel sheet using the laser irradiation arc welding apparatus according to claim 1,
Move the processing head to the welding start position, set the mode selection signal to the single laser irradiation mode by the mode selector, and perform the laser irradiation only while moving the processing head along the welding line to plate near the welding line. Evaporate and remove,
Subsequently, the machining head is returned to the welding start position, the mode selection signal is switched to the laser irradiation arc welding mode by the mode selector, and laser irradiation arc welding is performed while moving the machining head along the welding line. A laser irradiation arc welding method for a plated steel sheet.

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