JP2011031256A - Apparatus for supplying filler wire in laser welding and method for supplying the same - Google Patents

Apparatus for supplying filler wire in laser welding and method for supplying the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for supplying filler wire capable of suitably fusing filler wire from the start of welding so as to stabilize a laser welding state when carrying out laser welding while supplying the filler wire to portions of a plurality of metal members to be welded, and also to provide a method for supplying the filler wire. <P>SOLUTION: The apparatus for supplying the filler wire has a heating device for heating the filler wire X by energization. The heating device includes: first rollers 51A, 51B contacting with a part in the vicinity of the end of the filler wire X; second rollers 61A, 62B arranged at positions set apart therefrom; a clamp contacting with metal plates W1, W2; and a power supply device 31 for causing energization through the filler wire X between the first rollers 51A, 51B and the second rollers 61A, 61B at the start of supplying the filler wire X and causing energization through the filler wire X and the metal plates W1, W2 between the first rollers 51A, 51B and the clamp 5 after a predetermined time from the start of supplying. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の金属部材をレーザー溶接する際、レーザー光による被溶接部位にフィラーワイヤを供給するフィラーワイヤ供給装置及び供給方法に関し、レーザー溶接の技術分野に属する。   The present invention relates to a filler wire supply apparatus and a supply method for supplying a filler wire to a welded portion by laser light when laser welding a plurality of metal members, and belongs to the technical field of laser welding.

近年、複数の金属部材の溶接方法として、レーザー溶接が利用されつつある。このレーザー溶接は、金属部材表面に向けてレーザー光を照射しつつ該レーザー光を所定の溶接経路に沿ってこれら金属部材に対して移動させることにより、複数の金属部材のレーザー光被照射部位を溶融させて線状の溶接ビードを形成させるものである。   In recent years, laser welding is being used as a welding method for a plurality of metal members. In this laser welding, a laser beam irradiated portion of a plurality of metal members is moved by moving the laser beam with respect to the metal member along a predetermined welding path while irradiating the laser beam toward the surface of the metal member. It is melted to form a linear weld bead.

ここで、金属部材間には隙間が生じている場合があり、この場合、溶融金属の不足により、金属部材同士が接合されないことがあった。この問題を解決する方法として、レーザー光の被照射部位にその移動に端部が追随するようにフィラーワイヤを供給して該ワイヤを溶融させ、溶融金属を増加させる方法が知られている。   Here, there may be a gap between the metal members. In this case, the metal members may not be joined together due to lack of molten metal. As a method for solving this problem, a method is known in which a filler wire is supplied so as to follow the movement of the irradiated portion of the laser beam, the wire is melted, and the molten metal is increased.

溶接時におけるフィラーワイヤの溶融性を向上させるため、フィラーワイヤを加熱することが行われている。具体的には、特許文献1に開示されているように、溶接中、フィラーワイヤの端部近傍部分に通電することによりジュール熱を発生させて加熱する。さらに、詳しく説明すると、溶接時にはフィラーワイヤの端部が金属部材における被溶接部位に接触する。そこで、フィラーワイヤにおける端部近傍部分にプラス電極を接触させ、金属部材にマイナス電極を接触させ、この状態で両電極間に電圧を加える。これにより、金属部材を介してフィラーワイヤにおける端部側部分が通電される。   In order to improve the meltability of the filler wire during welding, the filler wire is heated. Specifically, as disclosed in Patent Literature 1, Joule heat is generated and heated by energizing a portion near the end of the filler wire during welding. More specifically, at the time of welding, the end of the filler wire comes into contact with the welded portion of the metal member. Therefore, a plus electrode is brought into contact with a portion near the end of the filler wire, a minus electrode is brought into contact with the metal member, and a voltage is applied between both electrodes in this state. Thereby, the end side part in the filler wire is energized through the metal member.

ところで、溶接開始前には、例えば金属部材の設置等のため、フィラーワイヤの端部は、溶接対象の金属部材に対して離間した状態とされる。その結果、溶接が開始してフィラーワイヤの供給が始まった後、金属部材における被溶接部位にフィラーワイヤの端部が接触して通電が開始するまでは、フィラーワイヤが加熱されない。したがって、被溶接部位においてフィラーワイヤが十分に溶融せず、フィラーワイヤの溶け残りが被溶接部位に残存する虞がある。また、それをきっかけとして、以後の溶接状態が不安定となる虞がある。この問題に対しては、溶接開始前にフィラーワイヤが金属板に接触した状態となるように予め供給する等の対策が考えられるが、フィワーワイヤの供給制御が複雑化する等の問題がある。また、溶接開始前にそのような制御を別途行うことは、溶接時間が余計にかかる等の問題がある。   By the way, before the start of welding, for example, for the installation of a metal member, the end of the filler wire is in a state of being separated from the metal member to be welded. As a result, after starting welding and supplying filler wire, the filler wire is not heated until the end of the filler wire comes into contact with the welded portion of the metal member and energization is started. Therefore, the filler wire is not sufficiently melted at the welded part, and the unmelted filler wire may remain at the welded part. Moreover, there is a possibility that the welding state thereafter becomes unstable as a result. For this problem, measures such as supplying the filler wire in advance so as to be in contact with the metal plate before the start of welding can be considered, but there are problems such as complicated supply control of the wire. Further, separately performing such control before the start of welding has problems such as extra welding time.

この問題に対して、特許文献1に係る溶接装置では、溶接開始時においてフィラーワイヤの端部が金属部材に接触するまでの間は、フィラーワイヤの端部とアーク電極または金属材との間に、アークを発生させることにより通電して加熱することが開示されている。   With respect to this problem, in the welding apparatus according to Patent Document 1, until the end of the filler wire comes into contact with the metal member at the start of welding, the gap between the end of the filler wire and the arc electrode or the metal material. It is disclosed that electricity is heated by generating an arc to heat.

特開2002−103040号公報JP 2002-103040 A

ところで、特許文献1に係る溶接装置は、TIG溶接装置であるのでアークを発生させることができるが、レーザー溶接装置の場合は、アークを発生させることができないので、溶接開始時においてフィラーワイヤの端部が金属部材に接触するまでの間における前述の問題に如何に対応するかという問題がある。   By the way, since the welding apparatus according to Patent Document 1 is a TIG welding apparatus, an arc can be generated. However, in the case of a laser welding apparatus, an arc cannot be generated. There is a problem of how to cope with the above-described problem until the portion contacts the metal member.

そこで、本発明は、複数の金属部材の被溶接部位にフィラーワイヤを供給しながらレーザー溶接する場合に、溶接開始時からフィラーワイヤの溶融を良好に行うことを可能とし、もってレーザー溶接状態を安定させることが可能なフィラーワイヤ供給装置及び供給方法を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention makes it possible to melt the filler wire satisfactorily from the start of welding when the laser welding is performed while supplying filler wires to the welded portions of a plurality of metal members, thereby stabilizing the laser welding state. It is an object of the present invention to provide a filler wire supply device and a supply method that can be used.

前記課題を解決するために、本発明は、次のように構成したことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention is configured as follows.

まず、本願の請求項1に記載の発明は、複数の金属部材に対して所定の溶接経路に沿って相対的に移動するレーザー光による被溶接部位に端部が接触した状態で追随するようにフィラーワイヤを供給するフィラーワイヤ供給装置であって、前記フィラーワイヤを通電することにより加熱する加熱手段を有し、前記加熱手段は、前記フィラーワイヤの端部近傍部分に接触する第1電極と、前記フィラーワイヤにおける前記第1電極に対して離間した位置に接触する第2電極と、前記金属部材のうちの少なくとも一つに接触する第3電極と、前記フィラーワイヤの供給開始時に、前記第1電極と第2電極との間にフィラーワイヤを介して通電し、供給開始後の所定のとき以後、前記第1電極と第2電極とのうちの一方の電極と第3電極との間にフィラーワイヤ及び金属部材を介して通電する通電手段とを備えることを特徴とする。   First, the invention according to claim 1 of the present application is to follow a state in which an end portion is in contact with a portion to be welded by a laser beam that moves relative to a plurality of metal members along a predetermined welding path. A filler wire supply device for supplying a filler wire, comprising a heating means for heating the filler wire by energizing the filler wire, the heating means being in contact with a portion near the end of the filler wire; A second electrode that is in contact with the filler wire at a position spaced from the first electrode, a third electrode that is in contact with at least one of the metal members, and at the start of supply of the filler wire, the first electrode A current is passed between the electrode and the second electrode through a filler wire, and after a predetermined time after the supply is started, a gap is formed between one of the first electrode and the second electrode and the third electrode. Characterized in that it comprises energizing means for energizing through Rawaiya and metal member.

また、請求項2に記載の発明は、前記請求項1に記載のレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置において、前記フィラーワイヤの供給開始後、該ワイヤの端部が前記被溶接部位に接触したことを検出する接触検出手段を備え、前記供給開始後の所定のときとは、前記接触検出手段により前記端部の接触が検出されたときであることを特徴とする。   Further, the invention according to claim 2 is the filler wire supply device in laser welding according to claim 1, wherein after the filler wire starts to be fed, the end of the wire comes into contact with the welded portion. Contact detection means for detecting is provided, and the predetermined time after the start of supply is when contact of the end is detected by the contact detection means.

また、請求項3に記載の発明は、前記請求項1に記載のレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置において、前記フィラーワイヤの供給を開始してからの経過時間を計測する時間計測手段を備え、前記供給開始後の所定のときとは、前記時間計測手段により計測された時間が所定の時間に達したときであることを特徴とする。   Further, the invention according to claim 3 is the filler wire supply device in laser welding according to claim 1, further comprising a time measuring means for measuring an elapsed time from the start of supply of the filler wire, The predetermined time after the start of supply is a time when the time measured by the time measuring means reaches a predetermined time.

また、請求項4に記載の発明は、前記請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置において、前記フィラーワイヤ供給手段は、前記フィラーワイヤを、前記レーザー光による被溶接部位に形成されて溶融金属が貯留されてなる溶融池に、その端部が接触するようにレーザー光被照射部位よりも後方の位置で供給するものであり、前記加熱手段は、前記フィラーワイヤを、溶融池に接触したときに該溶融池の熱とで溶融するように加熱することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the filler wire supply apparatus for laser welding according to any one of the first to third aspects, wherein the filler wire supply means is configured to supply the filler wire to the laser. Supplying at a position behind the laser beam irradiated site so that the end of the molten pool is formed in the welded site by light and where molten metal is stored, the heating means, The filler wire is heated so as to melt with the heat of the molten pool when contacting the molten pool.

また、請求項5に記載の発明は、前記請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置において、前記第1電極及び第2電極はそれぞれ、前記フィラーワイヤを移動可能に支持するローラにより構成されていることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the filler wire supply device in laser welding according to any one of claims 1 to 4, wherein each of the first electrode and the second electrode is the filler wire. It is comprised by the roller which supports so that a movement is possible.

また、請求項6に記載の発明は、前記請求項5に記載のレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置において、前記第1電極及び第2電極を構成するローラはそれぞれ、上下一対のローラで構成されると共に、駆動手段で駆動されることにより、上流側から供給されるフィラーワイヤの移送を補助可能に構成されており、かつ、前記第1電極を構成するローラは、前記第2電極を構成するローラよりも速い供給速度となるように駆動されることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the filler wire supply apparatus in laser welding according to the fifth aspect, each of the rollers constituting the first electrode and the second electrode is composed of a pair of upper and lower rollers. At the same time, it is configured to be able to assist the transfer of the filler wire supplied from the upstream side by being driven by the driving means, and the roller constituting the first electrode is a roller constituting the second electrode It is characterized by being driven so as to have a faster supply speed.

また、請求項7に記載の発明は、複数の金属部材に対して所定の溶接経路に沿って相対的に移動するレーザー光による被溶接部位に端部が接触した状態で追随するようにフィラーワイヤを供給するフィラーワイヤ供給方法であって、前記フィラーワイヤを通電することにより加熱する加熱工程を有し、前記加熱工程は、前記フィラーワイヤの供給開始時に、前記フィラーワイヤの端部近傍部分に接触する第1電極と前記フィラーワイヤにおける前記第1電極に対して離間した位置に接触する第2電極との間にフィラーワイヤを介して通電し、供給開始後の所定のとき以後、前記第1電極と第2電極とのうちの一方の電極と前記金属部材のうちの少なくとも一つに接触する第3電極との間にフィラーワイヤ及び金属部材を介して通電することを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a filler wire such that a plurality of metal members follow a welded portion by a laser beam that moves relatively along a predetermined welding path in a state where the end portion is in contact. A filler wire supplying method for heating the filler wire by energizing the filler wire, wherein the heating step contacts a portion near the end of the filler wire at the start of supplying the filler wire The first electrode is energized via the filler wire between the first electrode that is in contact with the second electrode that is in contact with the first electrode in the filler wire, and after the predetermined time after the supply is started, the first electrode Between the first electrode and the second electrode and the third electrode contacting at least one of the metal members through a filler wire and a metal member. And butterflies.

次に、本発明の効果について説明する。   Next, the effect of the present invention will be described.

まず、請求項1に記載の発明によれば、レーザー溶接の際、複数の金属部材に対して所定の溶接経路に沿って相対的に移動するレーザー光による被溶接部位に接触した状態で追随するようにフィラーワイヤが供給される。   First, according to the first aspect of the present invention, in laser welding, a plurality of metal members are tracked in contact with a portion to be welded by a laser beam that moves relatively along a predetermined welding path. Thus, a filler wire is supplied.

その場合に、本発明によれば、前記フィラーワイヤが加熱手段により通電され、加熱される。詳しく説明すると、加熱手段は、前記フィラーワイヤの端部近傍部分に接触する第1電極と、前記フィラーワイヤにおける前記第1電極に対して離間した位置に接触する第2電極と、前記金属部材のうちの少なくとも一つに接触する第3電極とを備える。そして、溶接開始時における前記フィラーワイヤの供給開始時には、フィラーワイヤにおける前記第1電極と第2電極との間の部分(以下、説明の便宜上、所定部分という)に通電される。これにより、フィラーワイヤにおける前記所定部分にジュール熱が発生し、当該部分が加熱される。また、第1電極はフィラーワイヤの端部近傍部分に接触しているので、前記所定部分が加熱されると、熱伝達により該所定部分よりも端部側の部分も加熱される。すなわち、フィラーワイヤの端部が金属部材における被溶接部位に接触する前からフィラーワイヤが加熱される。したがって、被溶接部位に供給されたときにおけるフィラーワイヤの溶融が促進されることとなる。   In that case, according to the present invention, the filler wire is energized and heated by the heating means. More specifically, the heating means includes a first electrode that is in contact with a portion near the end of the filler wire, a second electrode that is in contact with the filler wire at a position spaced from the first electrode, and the metal member. A third electrode in contact with at least one of them. Then, at the start of supply of the filler wire at the start of welding, a portion of the filler wire between the first electrode and the second electrode (hereinafter referred to as a predetermined portion for convenience of explanation) is energized. Thereby, Joule heat is generated in the predetermined portion of the filler wire, and the portion is heated. In addition, since the first electrode is in contact with the vicinity of the end portion of the filler wire, when the predetermined portion is heated, the portion closer to the end portion than the predetermined portion is also heated by heat transfer. That is, the filler wire is heated before the end of the filler wire comes into contact with the welded portion of the metal member. Therefore, melting of the filler wire when supplied to the welded part is promoted.

これに対し、供給開始後の所定のとき以後においては、フィラーワイヤにおける前記第1電極と第2電極とのうちの一方の電極よりも端部側の部分に、第3電極が接触する金属板を介して通電される。これにより、フィラーワイヤの端部側部分にジュール熱が発生し、当該部分が加熱される。したがって、被溶接部位におけるフィラーワイヤの溶融が促進されることとなる。   On the other hand, after a predetermined time after the start of supply, the metal plate in which the third electrode is in contact with a portion of the filler wire that is closer to the end than one of the first electrode and the second electrode. Is energized through. Thereby, Joule heat is generated in the end side portion of the filler wire, and the portion is heated. Therefore, melting of the filler wire at the welded part is promoted.

なお、被溶接部位においてフィラーワイヤを溶融させる方法としては、フィラーワイヤの端部へのレーザー光の照射、フィラーワイヤの端部の溶融池への接触によるものが考えられるが、本発明は、いずれの場合にも適用可能、かつ有効である。   In addition, as a method for melting the filler wire in the welded portion, laser beam irradiation to the end of the filler wire or contact of the end of the filler wire with the molten pool can be considered. This is also applicable and effective.

また、請求項2に記載の発明によれば、前記フィラーワイヤの供給開始後、その端部が前記金属部材のうちの少なくとも一つに接触したことが検出されたとき以後、フィラーワイヤにおける前記第1電極と第2電極とのうちの一方の電極よりも端部側の部分に、第3電極が接触する金属板を介して通電されることとなる。したがって、予備的な加熱状態から、接触後に要求される本来の加熱状態に正確なタイミングで移行させることができる。   According to the invention described in claim 2, after the supply of the filler wire is started, it is detected that the end of the filler wire is in contact with at least one of the metal members. The portion closer to the end than the one of the first electrode and the second electrode is energized through a metal plate in contact with the third electrode. Therefore, it is possible to shift from the preliminary heating state to the original heating state required after contact at an accurate timing.

また、請求項3に記載の発明によれば、前記フィラーワイヤの供給開始後、時間計測手段により計測された時間が所定の時間に達したとき以後、フィラーワイヤにおける前記第1電極と第2電極とのうちの一方の電極よりも端部側の部分に、第3電極が接触する金属板を介して通電されることとなる。この所定の時間は、例えばフィラーワイヤの端部の供給開始前における位置と金属部材との接触予定位置との間の距離と、フィラーワイヤの供給速度とに基づいて、フィラーワイヤの端部が被溶接部位に接触することとなる時間またはその近傍の時間に設定される。したがって、予備的な加熱状態から、接触後に要求される本来の加熱状態にほぼ正確なタイミングで移行させることができる。時間計測手段としては、一般的なタイマー等が利用可能であり、この場合、簡単な構成で前述の効果を得ることができる。   According to the invention of claim 3, the first electrode and the second electrode in the filler wire after the time measured by the time measuring means reaches a predetermined time after the supply of the filler wire is started. Then, the portion closer to the end than one electrode is energized through a metal plate in contact with the third electrode. This predetermined time is determined based on, for example, the distance between the position of the end of the filler wire before the start of supply and the planned contact position with the metal member and the supply speed of the filler wire. It is set to a time at which the welding part is to be contacted or a time in the vicinity thereof. Therefore, it is possible to shift from the preliminary heating state to the original heating state required after the contact with almost accurate timing. As the time measuring means, a general timer or the like can be used. In this case, the above-described effects can be obtained with a simple configuration.

また、請求項4に記載の発明によれば、前記フィラーワイヤを、前記レーザー光の被照射部位に形成されて溶融金属が貯留されてなる溶融池に、その端部が接触するように前記レーザー光被照射部位よりも後方の位置から供給し、前記フィラーワイヤを、溶融池に接触したときに該溶融池の熱とで溶融するように加熱する場合に、前記各請求項の作用、効果が得られる。すなわち、前記フィラーワイヤを、レーザー光でなく、溶融池の熱とで溶融させる場合においては、フィラーワイヤが十分に加熱されていないと、フィラーワイヤが良好に溶融されない虞がある。しかし、前記各請求項に記載の発明を適用することにより、この虞を良好に解消することができる。   According to a fourth aspect of the present invention, the laser beam is formed such that the filler wire is brought into contact with a molten pool formed at the irradiated portion of the laser beam and in which molten metal is stored. In the case where the filler wire is heated so as to be melted with the heat of the molten pool when it is supplied from a position behind the light irradiated portion and comes into contact with the molten pool, the actions and effects of the above claims are can get. That is, when the filler wire is melted not by laser light but by the heat of the molten pool, if the filler wire is not sufficiently heated, the filler wire may not be melted satisfactorily. However, this possibility can be satisfactorily eliminated by applying the inventions described in the above claims.

また、請求項5に記載の発明によれば、前記第1電極及び第2電極はそれぞれ、前記フィラーワイヤを移動可能に支持するローラにより構成されているから、フィラーワイヤの移動を支持しつつ、フィラーワイヤに電流を流すことができる。すなわち、一つの部材で電極と支持体とを共用することができ、フィラーワイヤ供給装置を構成する部品を削減することができる。   Further, according to the invention of claim 5, since each of the first electrode and the second electrode is configured by a roller that supports the filler wire so as to be movable, while supporting the movement of the filler wire, An electric current can be passed through the filler wire. That is, the electrode and the support can be shared by one member, and the parts constituting the filler wire supply device can be reduced.

また、請求項6に記載の発明によれば、前記第1電極及び第2電極を構成するローラはそれぞれ、上下一対のローラで構成されると共に、駆動手段で駆動されることにより、上流側から供給されるフィラーワイヤの移送を補助可能に構成されており、かつ、前記第1電極を構成するローラは、前記第2電極を構成するローラよりも速い供給速度となるように駆動されるから、第1電極を構成するローラと前記第2電極を構成するローラとの間でフィラーワイヤが弛んだりするのが防止される。なお、第1電極を構成する上下のローラ間の挟持力をフィラーワイヤとローラとの間でのすべり発生が可能な力に設定しておくことにより、第1電極を構成するローラと第2電極を構成するローラとの間の速度差を吸収することができる。   According to a sixth aspect of the present invention, each of the rollers constituting the first electrode and the second electrode is composed of a pair of upper and lower rollers, and is driven by the driving means so that the rollers are arranged from the upstream side. Since it is configured to be able to assist the transfer of the filler wire to be supplied, and the roller constituting the first electrode is driven to have a higher supply speed than the roller constituting the second electrode, It is possible to prevent the filler wire from loosening between the roller constituting the first electrode and the roller constituting the second electrode. In addition, by setting the clamping force between the upper and lower rollers constituting the first electrode to a force capable of causing a slip between the filler wire and the roller, the roller constituting the first electrode and the second electrode It is possible to absorb the speed difference between the rollers constituting the.

また、請求項7に記載の方法発明によれば、請求項1に記載の装置発明において説明した作用、効果が得られることとなる。   Moreover, according to the method invention of Claim 7, the effect | action and effect demonstrated in the apparatus invention of Claim 1 will be acquired.

本発明の第1の実施の形態に係るレーザー溶接装置の外観斜視図である。1 is an external perspective view of a laser welding apparatus according to a first embodiment of the present invention. 二枚の金属板の溶接部の断面写真である。It is a cross-sectional photograph of the welded part of two metal plates. レーザー溶接中における金属板のレーザー光被照射部位及びその近傍の状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the laser beam irradiation site | part of a metal plate in laser welding, and the state of the vicinity. (a):レーザー溶接中における金属板のレーザー光被照射部位及びその近傍の状態を示す平面図である。(b):(a)図のA−A断面図である。(A): It is a top view which shows the laser beam irradiation site | part of a metal plate in laser welding, and the state of the vicinity. (B): It is AA sectional drawing of the figure (a). (a):図4(b)のB−B断面図、(b):図4(b)のC−C断面図、(c):図4(b)のD−D断面図、(d):図4(b)のE−E断面図、(e):図4(b)のF−F断面図、(f):図4(b)のG−G断面図である。(A): BB sectional view of FIG. 4 (b), (b): CC sectional view of FIG. 4 (b), (c): DD sectional view of FIG. 4 (b), (d) ): EE sectional view of FIG. 4 (b), (e): FF sectional view of FIG. 4 (b), (f): GG sectional view of FIG. 4 (b). 溶接開始時にフィラーワイヤの溶融に不具合が生じた場合の一例を説説明するための図4(b)と同断面による説明図である。It is explanatory drawing by the same cross section as FIG.4 (b) for demonstrating an example when a malfunction arises in fusion | melting of a filler wire at the time of a welding start. ワイヤ加熱ヘッドの前後方向断面図である。It is sectional drawing of the front-back direction of a wire heating head. ワイヤ加熱ヘッドの横方向断面図(図7のH−H断面図)である。FIG. 9 is a lateral sectional view (HH sectional view of FIG. 7) of the wire heating head. レーザー溶接装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of a laser welding apparatus. 溶接開始時における作用の説明図である。It is explanatory drawing of the effect | action at the time of a welding start. 溶接開始後の所定のときにおける作用の説明図である。It is explanatory drawing of the effect | action in the predetermined time after the welding start.

以下、本発明の実施の形態に係るレーザー溶接方法、及びレーザー溶接装置について説明する。   Hereinafter, a laser welding method and a laser welding apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

図1は、本実施の形態に係るレーザー溶接装置1の外観斜視図である。このレーザー溶接装置1は、レーザー光LB(レーザービーム)を発生するレーザーヘッド2と、該レーザーヘッド2からのレーザー光被照射位Lの後方にフィラーワイヤXを供給するフィラーワイヤ供給装置3と、レーザーヘッド2及びフィラーワイヤ供給装置3を支持すると共にワークWに対して移動させる移動装置4とを有している。なお、ワークWとしては、互いに逆方向に膨らんでフランジ同士が上下に重ね合わされた断面ハット状の金属板W1,W2を一例として示している。金属板W1,W2のフランジは複数のクランプ5…5により把持されているが、金属板W1,W2の精度上、対向する面の間に隙間Zが生じている。   FIG. 1 is an external perspective view of a laser welding apparatus 1 according to the present embodiment. The laser welding apparatus 1 includes a laser head 2 that generates a laser beam LB (laser beam), a filler wire supply device 3 that supplies a filler wire X to the rear of a laser beam irradiated position L from the laser head 2, and It has a moving device 4 that supports the laser head 2 and the filler wire supply device 3 and moves it relative to the workpiece W. In addition, as the workpiece | work W, the metal plates W1 and W2 of a cross-sectional hat shape which swelled in the opposite direction mutually and the flanges were piled up and down are shown as an example. Although the flanges of the metal plates W1 and W2 are held by a plurality of clamps 5 ... 5, a gap Z is generated between the opposing surfaces for the accuracy of the metal plates W1 and W2.

レーザーヘッド2は、例えばYAGレーザー、炭酸ガスレーザー等の高出力レーザーを利用して構成されていると共に、レーザー出力が可変とされている。レーザー光の焦点位置は可変であるが、本実施の形態においては上側金属板W1の上面に設定されている。   The laser head 2 is configured using a high output laser such as a YAG laser or a carbon dioxide gas laser, and the laser output is variable. The focal position of the laser beam is variable, but is set on the upper surface of the upper metal plate W1 in the present embodiment.

フィラーワイヤ供給装置3は、フィラーワイヤXが巻回されたワイヤロール12と、モータ(図示せず)により駆動され、該ワイヤロール12からフィラーワイヤXを繰り出す繰り出しローラ13と、レーザー光LBの被照射部位Lの近傍に配置されたワイヤ供給ノズル11と、該ノズル11の後部に設けられ、フィラーワイヤXを加熱するフィラーワイヤ加熱ヘッド40と、前記繰り出しローラ13とフィラーワイヤ加熱ヘッド40との間に設けられ、前記繰り出しローラ13により繰り出されたフィラーワイヤXを前記加熱ヘッド40まで誘導するチューブ14とを有している。モータは、回転速度の制御が可能なサーボモータにより構成され、これにより、被溶接部位(本実施の形態においては後述する溶融池WYが相当する)へのワイヤXの供給量が調整可能になっている。   The filler wire supply device 3 is driven by a wire roll 12 around which a filler wire X is wound, a motor (not shown), a feeding roller 13 that feeds the filler wire X from the wire roll 12, and a target of laser light LB. A wire supply nozzle 11 disposed in the vicinity of the irradiation site L, a filler wire heating head 40 provided at the rear of the nozzle 11 for heating the filler wire X, and between the feeding roller 13 and the filler wire heating head 40 And a tube 14 for guiding the filler wire X fed out by the feeding roller 13 to the heating head 40. The motor is composed of a servo motor capable of controlling the rotation speed, and this makes it possible to adjust the supply amount of the wire X to the welded portion (corresponding to a molten pool WY described later in the present embodiment). ing.

移動装置4は、前記レーザーヘッド2及びフィラーワイヤ供給装置3が取り付けられた支持部材21と、該支持部材21の下端部に取り付けられた台状部材22と、工場床等に配設され、前記台状部材22を摺動可能に支持するレール部材23と、前記台状部材22をレール部材23に沿って移動させる移動機構(図示せず)とを有している。このように移動させる移動機構は公知のものにより種々構成可能であり説明は省略するが、駆動源は回転速度の制御が可能なサーボモータ(図示せず)により構成され、これによりレーザーヘッド11及びフィラーワイヤ供給装置3のワークWに対する移動速度が調整可能になっている。   The moving device 4 is disposed on a support member 21 to which the laser head 2 and the filler wire supply device 3 are attached, a base member 22 attached to the lower end of the support member 21, a factory floor, etc. A rail member 23 that slidably supports the base member 22 and a moving mechanism (not shown) that moves the base member 22 along the rail member 23 are provided. The moving mechanism for moving in this way can be variously configured by known ones and will not be described. However, the drive source is composed of a servo motor (not shown) capable of controlling the rotation speed, and thereby the laser head 11 and The moving speed of the filler wire supply device 3 with respect to the workpiece W can be adjusted.

また、レーザー溶接装置1は、フィラーワイヤXを所定温度に加熱するフィラーワイヤ加熱装置6を有している。このフィラーワイヤ加熱装置6は、フィラーワイヤXの端部側に通電することにより、該ワイヤXに生じるジュール熱で該ワイヤXを加熱するものであり、加熱電源装置31と、前述の加熱ヘッド40と、加熱電源装置31と加熱ヘッド40とを接続する加熱ヘッド接続ケーブル32A,32Bと、該加熱電源装置31と前記複数のクランプ5…5の一つとを接続するクランプ接続ケーブル33とを有し、加熱電源装置31から流れる電流が、加熱ヘッド接続ケーブル32A,32B、加熱ヘッド40、フィラーワイヤX、金属板W1,W2、クランプ5、クランプ接続ケーブル33を介して加熱電源装置31に戻るようになっている。ここで、前記所定温度は、フィラーワイヤXの端部が後述する溶融池WYに接触したときに該溶融池WY(溶融金属Wy)の熱とで溶融する温度に設定されている。フィラーワイヤXを所定温度に加熱するための電流値については実験等を行って導けばよい。なお、フィラーワイヤ加熱装置6の具体的構成については後述する。   Moreover, the laser welding apparatus 1 has a filler wire heating device 6 that heats the filler wire X to a predetermined temperature. The filler wire heating device 6 heats the wire X by Joule heat generated in the wire X by energizing the end of the filler wire X. The heating power supply device 31 and the heating head 40 described above are used. And heating head connection cables 32A and 32B for connecting the heating power supply device 31 and the heating head 40, and a clamp connection cable 33 for connecting the heating power supply device 31 and one of the plurality of clamps 5 ... 5. The current flowing from the heating power supply device 31 returns to the heating power supply device 31 via the heating head connection cables 32A and 32B, the heating head 40, the filler wire X, the metal plates W1 and W2, the clamp 5, and the clamp connection cable 33. It has become. Here, the predetermined temperature is set to a temperature that melts with the heat of the molten pool WY (molten metal Wy) when the end of the filler wire X comes into contact with the molten pool WY described later. The current value for heating the filler wire X to a predetermined temperature may be derived by conducting an experiment or the like. The specific configuration of the filler wire heating device 6 will be described later.

図2は、隙間Zが生じた二枚の金属板W1,W2をフィラーワイヤXを供給しながら溶接した場合に、良好な溶接強度が得られたワークについての幅方向断面写真(一例)である。この写真からわかるように、二枚の金属板W1,W2は溶融金属Wyが固化して形成されたビードWBを介して連結される。また、このビードWBの幅方向左右には、上下の金属板W1,W2のそれぞれに金属組織変化が生じた熱影響部WC1,WC2(ビードWBの左右において白っぽく変色している間の部分)が存在している。なお、図3は、一例であり、上下の金属板W1,W2の板厚がそれぞれ1.6mm、隙間Zが1.3mmのものである。   FIG. 2 is a cross-sectional photograph (one example) in the width direction of a workpiece having good welding strength when two metal plates W1 and W2 having a gap Z are welded while supplying filler wire X. . As can be seen from this photograph, the two metal plates W1 and W2 are connected via a bead WB formed by solidifying the molten metal Wy. Further, on the left and right sides of the bead WB in the width direction, there are heat-affected portions WC1 and WC2 (parts between whitish discoloration on the left and right of the bead WB) in which the metal structure changes in the upper and lower metal plates W1 and W2, respectively. Existing. FIG. 3 is an example, and the upper and lower metal plates W1 and W2 each have a thickness of 1.6 mm and a gap Z of 1.3 mm.

ここで、このような構造は、レーザー光LBにより溶融された上側の金属板W1及びフィラーワイヤXの溶融金属が、下側金属板W2まで垂下して上下の金属板W1,W2を連結し、この溶融金属が冷却、固化してビードWBを形成することにより形成される。また、熱影響部WC1,WC2は、溶融金属の熱が金属板W1,W2の幅方向に伝達されることにより形成される。   Here, in such a structure, the upper metal plate W1 melted by the laser beam LB and the molten metal of the filler wire X hang down to the lower metal plate W2 to connect the upper and lower metal plates W1, W2, This molten metal is formed by cooling and solidifying to form a bead WB. The heat affected portions WC1 and WC2 are formed by transferring the heat of the molten metal in the width direction of the metal plates W1 and W2.

ところで、本願発明者の知見によれば、フィラーワイヤをレーザー光で溶融させるように構成した場合、フィラーワイヤの溶融にレーザーのエネルギーが消費されて例えば上側の金属板の溶融が不十分になり、その結果、フィラーワイヤの溶融金属も下方へ垂下できず、上下の金属板が溶融金属により良好に連結されないことがある。そこで、本実施の形態においては、フィラーワイヤをレーザー光で溶融させるのでなく、以下のような方法により溶融させるようにしている。   By the way, according to the knowledge of the inventor of the present application, when the filler wire is configured to be melted with laser light, the energy of the laser is consumed to melt the filler wire, for example, the melting of the upper metal plate becomes insufficient, As a result, the molten metal of the filler wire cannot also hang downward, and the upper and lower metal plates may not be connected well by the molten metal. Therefore, in the present embodiment, the filler wire is not melted by laser light, but is melted by the following method.

まず、図3により溶接方法の概要について説明すると、上下に重ね合わされた状態で対向する面の間に隙間Zが生じた平板状の二枚の金属板W1,W2のうちの上側の金属板W1表面に向けてレーザー光LBを照射しつつ該レーザー光LBを溶接経路Rに沿ってこれら二枚の金属W1,W2板に対して相対的に移動させ、これにより、上側の金属板W1のレーザー光被照射部位Lを溶融させて上下に貫通する溶融穴部WKを形成すると共に、これらの溶融金属が先に形成された溶融穴部に貯留されてなる溶融池WYを溶接経路R後方に形成させる。そして、溶融池WYの熱とで溶融するように加熱されたフィラーワイヤXを、端部が前記溶融池WYにおける溶融穴部WKの後方近傍部位(該部位の具体的な位置については後述する)に接触するように該溶融池WYの後方から供給し、これにより、フィラーワイヤXの端部を溶融させて溶融池WYに溶融金属を追加供給する。   First, the outline of the welding method will be described with reference to FIG. 3. The upper metal plate W1 of the two flat plate-like metal plates W1 and W2 in which a gap Z is generated between the surfaces facing each other in a state where they are stacked one above the other. While irradiating the laser beam LB toward the surface, the laser beam LB is moved relative to the two metal W1 and W2 plates along the welding path R, thereby the laser of the upper metal plate W1. The molten portion WK is formed by melting the irradiated portion L and penetrating vertically, and a molten pool WY in which these molten metals are stored in the previously formed molten hole portion is formed behind the welding path R. Let Then, the filler wire X heated so as to be melted by the heat of the molten pool WY has an end portion in the vicinity of the rear of the molten hole WK in the molten pool WY (the specific position of the portion will be described later). Is supplied from the rear of the molten pool WY so as to be in contact with the molten metal, thereby melting the end of the filler wire X and additionally supplying molten metal to the molten pool WY.

図4、図5を参照しつつ詳しく説明すると、まず、図4(a),(b)、図5(a)に示すように、溶接経路Rにおけるレーザー光LBの中心LBcの前方近傍では、上側の金属板W1におけるレーザー光中心LBc近傍の金属が溶融され、溶融金属Wyが生成されている。また、溶融金属Wyの周囲には、該溶融金属Wyから伝達される熱により金属組織変化が生じた熱影響部WC1が生じている。WKは、レーザー光LBにより金属がプラズマ状態となり、その圧力により溶融金属Wyを周囲に押しやって形成された溶融穴部(キーホール)であり、この図にはその前部があらわれている。   4 and 5, first, in the vicinity of the front of the center LBc of the laser beam LB in the welding path R, as shown in FIGS. 4 (a), 4 (b), and 5 (a), The metal in the vicinity of the laser beam center LBc in the upper metal plate W1 is melted to generate a molten metal Wy. Further, around the molten metal Wy, there is a heat affected zone WC1 in which the metal structure is changed by the heat transmitted from the molten metal Wy. WK is a molten hole (keyhole) formed by pressing the molten metal Wy to the surroundings by the pressure of the metal by the laser beam LB, and the front portion is shown in this figure.

図4(b)、図5(b)に示すように、溶接経路Rにおけるレーザー光中心LBc位置においては、溶融穴部WKは上側の金属板W1を貫通して下側の金属板W2に達している。そして、下側の金属板W2においても、レーザー光中心LBc近傍の金属が溶融され、溶融金属Wyが生成されている。上側の金属板W1の溶融金属Wyは重力により下側金属板W2側へ垂下し始めている。下側金属板W2の溶融金属Wyの周囲に熱影響部WC2が生じている。   As shown in FIGS. 4B and 5B, at the position of the laser beam center LBc in the welding path R, the fusion hole WK passes through the upper metal plate W1 and reaches the lower metal plate W2. ing. Also in the lower metal plate W2, the metal in the vicinity of the laser beam center LBc is melted, and the molten metal Wy is generated. The molten metal Wy of the upper metal plate W1 starts to hang down to the lower metal plate W2 side due to gravity. A heat affected zone WC2 is generated around the molten metal Wy of the lower metal plate W2.

図4(b)、図5(c)に示すように、溶接経路Rにおけるレーザー光中心LBcの後方近傍では、上側金属板W1の溶融金属Wyが重力によりさらに下方へ垂下しているものの、溶融金属Wyには表面張力により塊化作用が生じているので、上側金属板W1と下側金属板W2とが連結されるに至っていない。   As shown in FIGS. 4B and 5C, in the vicinity of the rear of the laser beam center LBc in the welding path R, the molten metal Wy of the upper metal plate W1 hangs further downward due to gravity. Since the metal Wy is agglomerated by surface tension, the upper metal plate W1 and the lower metal plate W2 are not connected.

図4(b)、図5(d)に示すように、溶接経路Rにおけるレーザー光中心LBcよりも後方位置においては、溶融金属Wyが、先に形成されていた溶融穴部に貯留されることにより溶融池WYが形成されている。   As shown in FIGS. 4B and 5D, the molten metal Wy is stored in the previously formed molten hole at a position behind the laser beam center LBc in the welding path R. As a result, a molten pool WY is formed.

また、この図4(b)、図5(d)に示すように、本実施の形態においては、前述のように溶融池WYの熱とで溶融するように加熱されたフィラーワイヤXが、溶融池WYの後方からその端部が該溶融池WYにおける溶融穴部WKの後方近傍部位に接触するように供給され、該ワイヤXの端部が溶融して溶融金属Wy′が生成される。そして、この新たに生成された溶融金属Wy′が溶融池WY内に供給されることにより、もとから存在していた溶融池WY内の溶融金属Wyが下方に押しやられて、該溶融金属Wyの隙間Zを越えた下方への垂下が促進され、上側の金属板W1と下側の金属板W2とが溶融金属Wy,Wy′により連結されることとなる。そして、図4(b)、図5(e)に示すように、溶接経路Rにおけるレーザー光中心LBcよりもさらに後方位置においては、溶融池WYの溶融金属Wyが下側から固化し始め、図5(f)に示すように、さらに後方においては、溶融池WYの溶融金属が上から下まで全て固化し、図2に示すような断面の溶接部が形成されることとなる。   Also, as shown in FIGS. 4B and 5D, in the present embodiment, the filler wire X heated to melt with the heat of the molten pool WY as described above is melted. From the rear of the pond WY, the end thereof is supplied so as to come into contact with the vicinity of the rear of the molten hole WK in the molten pool WY, and the end of the wire X is melted to generate molten metal Wy ′. Then, the newly generated molten metal Wy ′ is supplied into the molten pool WY, whereby the molten metal Wy in the molten pool WY that originally existed is pushed downward, and the molten metal Wy The downward drooping over the gap Z is promoted, and the upper metal plate W1 and the lower metal plate W2 are connected by the molten metal Wy, Wy ′. Then, as shown in FIGS. 4B and 5E, the molten metal Wy in the molten pool WY starts to solidify from below at a position further rearward than the laser beam center LBc in the welding path R. As shown in FIG. 5 (f), further, the molten metal in the molten pool WY is all solidified from the top to the bottom, and a weld having a cross section as shown in FIG. 2 is formed.

ここで、フィラーワイヤXの供給条件等について詳しく説明すると、図3、図4(a),(b)に示すように、該フィラーワイヤXは、矢印β(図4(b)に記載)で示すように、端部側が溶接経路Rに沿いかつ前下がりに傾斜した状態で溶融池WYに接触するように供給される。より詳しくは、フィラーワイヤXにおける上側金属板W1の上面と交差する部位の前端位置が、レーザー光中心LBcから溶接経路R後方の距離Dxの位置となるように供給される。この距離Dxは、(1)フィラーワイヤXの端部側が上側金属板W1の上面位置においてレーザー光LBの照射を受けず、かつ(2)溶融穴部WKの後端位置が溶接中に多少変動した場合でも溶融池WY内にフィラーワイヤXの端部が接触し、さらに(3)レーザー光中心LBcからできるだけ近いという3条件を満たす距離に設定される。なお、この位置が、溶融池WYにおける溶融穴部WKの後方近傍部位を規定する位置である。本実施の形態においては、距離Dxは、例えばレーザー光LBのビーム径の2倍の距離に設定されている。   Here, the supply conditions of the filler wire X will be described in detail. As shown in FIGS. 3, 4A, and 4B, the filler wire X is indicated by an arrow β (described in FIG. 4B). As shown, the end side is supplied along the welding path R so as to be in contact with the molten pool WY while being inclined forward and downward. More specifically, the front end position of the portion of the filler wire X that intersects the upper surface of the upper metal plate W1 is supplied at a distance Dx behind the welding path R from the laser beam center LBc. This distance Dx is (1) the end side of the filler wire X is not irradiated with the laser beam LB at the upper surface position of the upper metal plate W1, and (2) the rear end position of the molten hole WK is slightly changed during welding. Even in this case, the end of the filler wire X comes into contact with the molten pool WY, and (3) the distance satisfying the three conditions is set as close as possible from the laser beam center LBc. Note that this position is a position that defines a rear vicinity portion of the molten hole WK in the molten pool WY. In the present embodiment, the distance Dx is set to a distance that is twice the beam diameter of the laser beam LB, for example.

以上のように本実施の形態によれば、フィラーワイヤXは、溶融池WYの熱とで溶融するように加熱された状態でレーザー光被照射部位Lの後方から端部が前記溶融池WYに接触するように供給されることにより、レーザー光LBでなく溶融池WYとの接触により溶融することとなる。したがって、レーザー光LBのエネルギーが、フィラーワイヤXの溶融に消費されずに専ら金属板の溶融に利用されることとなって、上側の金属板W1の溶融穴部WKの形成が安定することとなる。つまり、上側の金属板W1及びフィラーワイヤXの溶融金属Wy(Wy′)を下側金属板W2側へ垂下可能とさせるための構造が安定して形成されることとなる。しかも、溶融池WYとの接触により生成されたフィラーワイヤXの溶融金属Wy′により、もともと溶融池WY内に存在していた溶融金属Wyが下方に押しやられることとなるので、溶融池WYの溶融金属Wyの隙間Zを越えた下方への垂下が促進され、もって上下の金属板W1,W2が安定して良好に連結されることとなる。この溶融金属Wyの下方への垂下の促進の現象は、溶融金属Wyがコーキング材のように隙間Zに注入されてこれを満たすように移動するというように理解することもできる。   As described above, according to the present embodiment, the filler wire X is heated so as to be melted with the heat of the molten pool WY, and the end of the filler wire X from the rear side of the laser light irradiated portion L enters the molten pool WY. By being supplied so as to be in contact with the molten pool WY, the molten metal is melted by contact with the molten pool WY. Therefore, the energy of the laser beam LB is not consumed for melting the filler wire X, but exclusively used for melting the metal plate, and the formation of the melted hole WK of the upper metal plate W1 is stabilized. Become. That is, the structure for allowing the molten metal Wy (Wy ′) of the upper metal plate W1 and the filler wire X to hang down to the lower metal plate W2 side is stably formed. Moreover, the molten metal Wy ′ of the filler wire X generated by the contact with the molten pool WY pushes the molten metal Wy originally present in the molten pool WY downward, so that the molten pool WY is melted. The downward drooping over the gap Z of the metal Wy is promoted, so that the upper and lower metal plates W1, W2 are stably and well connected. The phenomenon of promotion of the downward droop of the molten metal Wy can be understood as the molten metal Wy being injected into the gap Z and moving so as to satisfy the same as a caulking material.

また、本実施の形態においては、フィラーワイヤXを端部が前記溶融池WYにおける前記溶融穴部WKの後方近傍部位に接触するように供給するから、フィラーワイヤXが溶融池WYの中でも特に高温な溶融金属Wyに接触することとなる。したがって、該ワイヤXの端部が良好に溶融することとなる。   Further, in the present embodiment, since the filler wire X is supplied so that the end portion is in contact with the rear vicinity portion of the molten hole WK in the molten pool WY, the filler wire X is particularly high in the molten pool WY. Will come into contact with the molten metal Wy. Therefore, the end portion of the wire X is melted well.

ここで、距離Dxを前述のように規定した場合、溶融穴部WKの後端が大きく後退した場合、溶融池WYにフィラーワイヤXの端部が接触しなくなって、溶融池WYとの熱での該ワイヤXの端部の溶融が不可能となるが、本実施の形態においては、フィラーワイヤXは、端部側が溶接経路Rに沿いかつ前下がりに傾斜した状態で溶融池WYに接触するように供給されるから、ワイヤXの端部が溶融池WYにおいて溶融されなかった場合には、端部はレーザー光LBの被照射部位Lに達し、レーザー光LBの照射により溶融されることとなる。すなわち、万一フィラーワイヤXの端部が溶融池WYにおいて溶融しなかった場合でも、フィラーワイヤXが溶融しないのが防止されることとなる。なお、図4(b)に示すように、レーザー光中心LBcとフィラーワイヤXの中心線Xcとの交差位置を、上側の金属板W1よりも下方となるように設定しておけば、レーザー光LBにより、上側の金属板W1の溶融を良好に行いつつフィラーワイヤXの溶融を行うことができる。   Here, when the distance Dx is defined as described above, when the rear end of the molten hole portion WK largely recedes, the end portion of the filler wire X does not contact the molten pool WY, and the heat with the molten pool WY However, in this embodiment, the filler wire X contacts the molten pool WY in a state where the end side is inclined along the welding path R and forwardly downward. When the end of the wire X is not melted in the molten pool WY, the end reaches the irradiated portion L of the laser beam LB and is melted by the irradiation of the laser beam LB. Become. That is, even if the end portion of the filler wire X is not melted in the molten pool WY, the filler wire X is prevented from being melted. As shown in FIG. 4B, the laser beam can be obtained by setting the intersection position of the laser beam center LBc and the center line Xc of the filler wire X to be lower than the upper metal plate W1. With LB, it is possible to melt the filler wire X while favorably melting the upper metal plate W1.

ところで、解決しようとする課題の欄において説明したように、フィラーワイヤの端部近傍部分に通電するためには、フィラーワイヤの端部を金属部材に接触させる必要があるが、種々の理由により溶接開始前にフィラーワイヤの端部を金属部材に対して離間させなければならない場合があり、この場合、以後の溶接状態が不安定となる虞がある。   By the way, as explained in the section of the problem to be solved, in order to energize the portion near the end of the filler wire, it is necessary to bring the end of the filler wire into contact with the metal member. In some cases, the end of the filler wire must be separated from the metal member before the start, and in this case, there is a possibility that the subsequent welding state becomes unstable.

そこで、本実施の形態のフィラーワイヤ供給装置では、複数の金属部材の被溶接部位にフィラーワイヤを供給しながらレーザー溶接する場合に、フィラーワイヤの溶融を溶接開始時から良好に行い、もってレーザー溶接状態を安定させることが可能なように構成している。   Therefore, in the filler wire supply device of the present embodiment, when laser welding is performed while supplying filler wires to the welded portions of a plurality of metal members, the filler wires are melted well from the start of welding, and laser welding is performed. It is comprised so that a state can be stabilized.

詳しく説明すると、図7、図8に示すように、本実施の形態のフィラーワイヤ供給装置3では、フィラーワイヤ加熱装置6のワイヤ加熱ヘッド40が、箱状の筐体41と、筐体41内に収容され、フィラーワイヤXの端部近傍部分に接触する上下一対の第1ローラ51A,51Bと、同じく筐体41内に収容され、第1ローラ51A,51Bに対して後方に離間した位置でフィラーワイヤXに接触する上下一対の第2ローラ61A,61Bとを有している。   More specifically, as shown in FIGS. 7 and 8, in the filler wire supply device 3 according to the present embodiment, the wire heating head 40 of the filler wire heating device 6 includes a box-shaped housing 41 and an inside of the housing 41. And a pair of upper and lower first rollers 51A and 51B that are in contact with the vicinity of the end of the filler wire X, and are also housed in the housing 41 and spaced apart from the first rollers 51A and 51B. It has a pair of upper and lower second rollers 61A and 61B that contact the filler wire X.

第1ローラ51A,51Bは、その側方において筐体41内の上下壁間に架け渡された一対の支持部材52,52に、支持軸53A,53Bを介して回動可能に支持されている。筐体41の上壁内面には、第1ローラ51A,51Bの上方において絶縁材54を介して電極55が取り付けられ、電極55は上側の第1ローラ51Aに接触している。電極55には、加熱ヘッド接続ケーブル32のうちの第1ケーブル32Aが接続されている。電極55は、例えば炭素材等により構成されている。   The first rollers 51A, 51B are rotatably supported by a pair of support members 52, 52 spanned between the upper and lower walls in the casing 41 on the side thereof via support shafts 53A, 53B. . On the inner surface of the upper wall of the housing 41, an electrode 55 is attached above the first rollers 51A and 51B via an insulating material 54, and the electrode 55 is in contact with the upper first roller 51A. The first cable 32 </ b> A of the heating head connection cables 32 is connected to the electrode 55. The electrode 55 is made of, for example, a carbon material.

第1ローラの上側のローラ51Aは、金属材により形成され、下側のローラ51Bはセラミックスにより形成されている。上側のローラ51Aは、支持軸53Aに対して絶縁材56を介して固定されている。   The upper roller 51A of the first roller is formed of a metal material, and the lower roller 51B is formed of ceramics. The upper roller 51A is fixed to the support shaft 53A via an insulating material 56.

上側の支持軸53Aは、回転駆動可能に構成されている。詳しく説明すると、上側の支持軸53Aの一端に、ギヤ57が固設されると共に、一方の支持部材52に、このギヤ57に噛み合うギヤ58を駆動軸59aの端部に備えたモータ59が取り付けられている。モータ59の回転は、後述するコントロールユニット100により制御される。   The upper support shaft 53A is configured to be rotatable. More specifically, a gear 57 is fixed to one end of the upper support shaft 53A, and a motor 59 having a gear 58 meshing with the gear 57 at one end of the drive shaft 59a is attached to one support member 52. It has been. The rotation of the motor 59 is controlled by a control unit 100 described later.

下側のローラ51Bの支持軸53Bは、支持部材52に対して所定範囲で上下に移動可能に支持されると共に、図示しない付勢手段を介して上側のローラ51A方向に付勢されている。これにより、上側のローラ51Aと下側のローラ51BとでフィラーワイヤXが上下から挟持される。   The support shaft 53B of the lower roller 51B is supported so as to be movable up and down within a predetermined range with respect to the support member 52, and is urged toward the upper roller 51A via an urging means (not shown). As a result, the filler wire X is sandwiched from above and below by the upper roller 51A and the lower roller 51B.

第2ローラ61A,61B及びその支持構造は、第1ローラ51A,51Bと同構造とされている。そのため、説明は省略する。なお、図面には対応するものに60番台で符号を付している。   The second rollers 61A and 61B and their support structure are the same as those of the first rollers 51A and 51B. Therefore, explanation is omitted. In the drawings, corresponding parts are numbered in the 60s.

なお、第1ローラ51A,51Bと第2ローラ61A,61Bとのワイヤ長手方向の間隔の設定については、後述の作用の説明において説明する。   The setting of the distance in the wire longitudinal direction between the first rollers 51A and 51B and the second rollers 61A and 61B will be described in the description of the operation described later.

図9に示すように、本実施の形態に係るレーザー溶接装置1は、溶接制御を行うコントロールユニット100と、前記移動装置4の支持部材21に固定され、前記ワークWの被レーザー光照射部位L及びその近傍を上方から撮像する撮像装置110とを備えている。   As shown in FIG. 9, the laser welding apparatus 1 according to the present embodiment is fixed to a control unit 100 that performs welding control and a support member 21 of the moving device 4, and a laser light irradiation site L of the workpiece W is provided. And an imaging device 110 that images the vicinity thereof from above.

撮像装置110は、例えば所定周期毎に画像を取得可能な(動画を取得可能な)CCDカメラにより構成され、取得された画像はその都度コントロールユニット100に出力される。なお、移動装置4の支持部材21には、上側の金属板W1におけるレーザー光被照射部位L及びその近傍を照明するランプ9が設けられている。このランプ9は、溶接経路Rを挟んで撮像装置110とは反対側に配設され、前記金属板W1におけるレーザー光被照射部位L及びその近傍を斜め上方から照明している。また、このランプ9としては例えばキセノンランプが使用可能である。   The imaging device 110 is constituted by, for example, a CCD camera that can acquire an image (capable of acquiring a moving image) at predetermined intervals, and the acquired image is output to the control unit 100 each time. The support member 21 of the moving device 4 is provided with a lamp 9 that illuminates the laser light irradiated portion L and the vicinity thereof on the upper metal plate W1. The lamp 9 is disposed on the opposite side of the imaging device 110 across the welding path R, and illuminates the laser light irradiated portion L and the vicinity thereof on the metal plate W1 obliquely from above. As the lamp 9, for example, a xenon lamp can be used.

フィラーワイヤ加熱電源装置31は、コントロールユニット100から入力される信号に基づいて切替制御される切替スイッチ31aを有している。具体的には、フィラーワイヤ加熱電源装置31は、コントロールユニット100から溶接開始信号が入力されると、切替スイッチ31aが、電源31bのマイナス端子と加熱ヘッド接続ケーブル32B側とを接続するように切り替えられる。一方、コントロールユニット100からスイッチ切替制御信号が入力されると、切替スイッチ31aが、電源31bのマイナス端子とクランプ接続ケーブル32B側とを接続するように切り替えられる。なお、切替スイッチ31aとしては、機械スイッチ、半導体スイッチ等、種々のスイッチが利用可能である。   The filler wire heating power supply device 31 includes a selector switch 31 a that is controlled to be switched based on a signal input from the control unit 100. Specifically, when a welding start signal is input from the control unit 100, the filler wire heating power supply device 31 switches so that the changeover switch 31a connects the negative terminal of the power supply 31b and the heating head connection cable 32B side. It is done. On the other hand, when a switch switching control signal is input from the control unit 100, the selector switch 31a is switched so as to connect the minus terminal of the power source 31b and the clamp connection cable 32B side. Various switches such as a mechanical switch and a semiconductor switch can be used as the changeover switch 31a.

コントロールユニット100は、レーザーヘッド2(レーザー光)が両金属板W1,W2に対して所定速度で移動するように、移動装置4のモータ24に回転速度制御信号を出力する。   The control unit 100 outputs a rotation speed control signal to the motor 24 of the moving device 4 so that the laser head 2 (laser light) moves at a predetermined speed with respect to both metal plates W1 and W2.

また、コントロールユニット100は、フィラーワイヤ供給装置10のモータ15に、フィラーワイヤXを所定速度で供給するように、回転速度制御信号を出力する。   Further, the control unit 100 outputs a rotation speed control signal so that the filler wire X is supplied to the motor 15 of the filler wire supply apparatus 10 at a predetermined speed.

また、コントロールユニット100は、溶接実行時、ワイヤ加熱ヘッド40の第1ローラ51A,51B用のローラ駆動用モータ59に、フィラーワイヤXを前記ワイヤ供給用のモータ15による供給と同じ速度で供給するように、回転速度制御信号を出力する。   Further, the control unit 100 supplies the filler wire X to the roller driving motor 59 for the first rollers 51A and 51B of the wire heating head 40 at the same speed as that supplied by the wire supply motor 15 during welding. Thus, a rotation speed control signal is output.

また、コントロールユニット100は、溶接実行時、ワイヤ加熱ヘッド40の第2ローラ61A,61B用の駆動モータ69に、フィラーワイヤXを前記ワイヤ供給用のモータ15による供給よりも微少量早い速度で供給するように、回転速度制御信号を出力する。微少量早い速度とするのは、第1ローラ51A,51Bと第2ローラ61A,61Bとの間でフィラーワイヤXに弛みが生じるのを防止するためである。なお、この速度差によりフィラーワイヤXに生じる供給量の差は、第1ローラ51A,51BとフィラーワイヤXとの間で時々すべりが生じることにより解消される。   The control unit 100 supplies the filler wire X to the drive motor 69 for the second rollers 61A and 61B of the wire heating head 40 at a slightly faster speed than the supply by the wire supply motor 15 during welding. The rotation speed control signal is output so that The reason why the speed is slightly increased is to prevent the filler wire X from becoming slack between the first rollers 51A and 51B and the second rollers 61A and 61B. Note that the difference in supply amount generated in the filler wire X due to this speed difference is eliminated by occasional slippage between the first rollers 51A, 51B and the filler wire X.

また、コントロールユニット100は、溶接開始時、溶接開始信号をフィラーワイヤ加熱電源装置31に出力する。また、コントロールユニット100は、撮像装置110から入力される画像を解析して、フィラーワイヤXの端部が金属板W1に接触したか否かを判定する。そして、フィラーワイヤXの端部が金属板W1に接触したと判定したときに、フィラーワイヤ加熱電源装置31にスイッチ切替制御信号を出力する。   Further, the control unit 100 outputs a welding start signal to the filler wire heating power supply device 31 at the start of welding. Further, the control unit 100 analyzes the image input from the imaging device 110 and determines whether or not the end portion of the filler wire X is in contact with the metal plate W1. And when it determines with the edge part of the filler wire X contacting the metal plate W1, a switch switching control signal is output to the filler wire heating power supply device 31. FIG.

次に、本実施の形態のフィラーワイヤ供給装置の作用について説明する。   Next, the operation of the filler wire supply device of the present embodiment will be described.

コントロールユニット100に対して例えば溶接開始操作スイッチ等を介して溶接開始指示が入力されると、コントロールユニット100は、レーザーヘッド2、移動装置用モータ24、フィラーワイヤ供給装置用モータ15、第1ローラ駆動用モータ59、第2ローラ駆動用モータ69をそれぞれ所定の条件で同時に作動させると共に、フィラーワイヤ加熱電源装置31に対して溶接開始信号を出力する。前記所定の条件は各装置毎に予め設定され、あるいは溶接開始前に設定される。   When a welding start instruction is input to the control unit 100 via, for example, a welding start operation switch, the control unit 100 includes the laser head 2, the moving device motor 24, the filler wire supply device motor 15, and the first roller. The drive motor 59 and the second roller drive motor 69 are simultaneously operated under predetermined conditions, and a welding start signal is output to the filler wire heating power supply device 31. The predetermined condition is set in advance for each apparatus or is set before starting welding.

そして、これにより、レーザー光による被溶接部位にフィラーワイヤXの供給が開始すると同時に、フィラーワイヤ加熱電源装置31による通電が開始する。その場合に、通電開始時においては、フィラーワイヤ電源装置31の切替スイッチ31aが、電源31bのマイナス端子と加熱ヘッド接続ケーブル32B側とを接続する位置となっている。したがって、図10に矢印δで示すように、加熱電源装置31のプラス端子から、加熱ヘッド接続ケーブル32A、電極55、第1ローラの上側のローラ51A(特許請求の範囲における第1電極と第2電極との一方に相当する),フィラーワイヤX、第2ローラの上側のローラ61A(特許請求の範囲における第1電極と第2電極との他方に相当する)、電極65、加熱ヘッド接続ケーブル32Bを介してマイナス端子に戻る電流ルートが形成されることとなる。これにより、フィラーワイヤXにおける第1ローラ51A,51Bと第2ローラ61A,61Bとの間の部分にジュール熱が発生し、当該部分が加熱されると共に、その熱がワイヤXの端部側にも伝達されることとなる。その場合に第1ローラ51A,51Bは、通電開始時、フィラーワイヤXの端部近傍部分に接触しているので、端部側の部分も良好に加熱されることとなる。つまり、本実施の形態においては、フィラーワイヤXが、その端部が金属板W1,W2における溶融池WYに接触する前から加熱される。したがって、溶融池WYにフィラーワイヤXが供給されたときにおけるフィラーワイヤXの溶融が促進されることとなる。なお、第1ローラ51A,51Bと第2ローラ61A,61Bとのワイヤ長手方向の間隔は、フィラーワイヤXの材質が例えば鉄である場合は、フィラーワイヤXの端部が溶融池WYに接触する状態まで移動した時点において、ワイヤXの先端温度が例えば1100度程度まで上昇することとなる間隔に設定されている。間隔を大きくすれば、フィラーワイヤXの端部が溶融池WYに接触するまでの間における通電電力量が大きくなるので、ワイヤXの端部に伝達される熱量が増加し、先端温度が上昇する。なお、鉄の融点は約1400度であり、先端温度を1100度まで上昇させれば、溶融池WYにフィラーワイヤXの端部が接触したときにおける良好な溶融性を確保することができる。   As a result, supply of the filler wire X to the part to be welded by laser light starts, and at the same time, energization by the filler wire heating power supply device 31 starts. In that case, at the start of energization, the changeover switch 31a of the filler wire power supply device 31 is in a position to connect the minus terminal of the power supply 31b and the heating head connection cable 32B side. Therefore, as indicated by an arrow δ in FIG. 10, the heating head connection cable 32A, the electrode 55, and the upper roller 51A of the first roller from the positive terminal of the heating power supply device 31 (the first electrode and the second electrode in the claims). The filler wire X, the roller 61A on the upper side of the second roller (corresponding to the other of the first electrode and the second electrode in the claims), the electrode 65, and the heating head connection cable 32B. Thus, a current route that returns to the negative terminal through the terminal is formed. As a result, Joule heat is generated in the portion of the filler wire X between the first rollers 51A and 51B and the second rollers 61A and 61B, the portion is heated, and the heat is applied to the end of the wire X. Will also be transmitted. In this case, since the first rollers 51A and 51B are in contact with the vicinity of the end portion of the filler wire X at the start of energization, the end side portion is also heated well. That is, in the present embodiment, the filler wire X is heated before its end portion comes into contact with the molten pool WY in the metal plates W1, W2. Therefore, melting of the filler wire X when the filler wire X is supplied to the molten pool WY is promoted. Note that the distance between the first rollers 51A and 51B and the second rollers 61A and 61B in the wire longitudinal direction is such that, when the material of the filler wire X is, for example, iron, the end of the filler wire X contacts the molten pool WY. At the time of moving to the state, the tip temperature of the wire X is set to an interval at which the tip temperature of the wire X increases to about 1100 degrees, for example. Increasing the interval increases the amount of energized power until the end of the filler wire X comes into contact with the molten pool WY, so the amount of heat transferred to the end of the wire X increases and the tip temperature rises. . Note that the melting point of iron is about 1400 degrees, and if the tip temperature is increased to 1100 degrees, good meltability can be ensured when the end of the filler wire X comes into contact with the molten pool WY.

また、フィラーワイヤXの供給が開始される前には、フィラーワイヤXの端部は、図10に示すように、スリーブ11の後部のLrの位置に退避させている。これは、フィラーワイヤXへの通電開始時(図10の状態のとき)に、該ワイヤXの端部側までできるだけ早く加熱するためである。したがって、前記効果がより確実なものとなる。なお、退避させた状態においてスリーブ11とフィラーワイヤXの端部側とは、所定量Ls重なるようにしている。   Further, before the supply of the filler wire X is started, the end of the filler wire X is retracted to the position of Lr at the rear portion of the sleeve 11 as shown in FIG. This is because when the energization of the filler wire X is started (in the state shown in FIG. 10), the end of the wire X is heated as soon as possible. Therefore, the effect is more certain. In the retracted state, the sleeve 11 and the end portion side of the filler wire X overlap each other by a predetermined amount Ls.

一方、撮像装置110で撮像された画像に基づいて、コントロールユニット100が、フィラーワイヤXの端部が金属板W1の溶融池WY(被溶接部位)に接触したと判定したとき(特許請求の範囲における供給開始後の所定のときに相当する)は、図11に矢印εで示すように、コントロールユニット100からフィラーワイヤ加熱電源装置31にスイッチ切替制御信号が入力される。これにより、切替スイッチ31aが、電源31bのマイナス端子とクランプ接続ケーブル32B側とを接続するように切り替えられる。そして、加熱電源装置31のプラス端子から、加熱ヘッド接続ケーブル32A,電極55、第1ローラの上側のローラ51A(特許請求の範囲における第1電極と第2電極との一方に相当する),フィラーワイヤX、金属板W1,W2、クランプ5(特許請求の範囲における第3電極に相当する)、クランプ接続ケーブル33を介してマイナス端子に戻る電流ルートが形成される(つまり通電される)。したがって、フィラーワイヤXにおける上側のローラ51Aと接触した部分よりも端部側の部分にジュール熱が発生し、当該部分が加熱される。したがって、溶融池WYに供給されたときにおけるフィラーワイヤXの溶融が促進されることとなる。   On the other hand, when the control unit 100 determines that the end of the filler wire X is in contact with the molten pool WY (welded part) of the metal plate W1 based on the image captured by the imaging device 110 (claims) The switch switching control signal is input from the control unit 100 to the filler wire heating power supply 31 as indicated by an arrow ε in FIG. Thereby, the changeover switch 31a is switched so as to connect the minus terminal of the power supply 31b and the clamp connection cable 32B side. Then, from the plus terminal of the heating power supply 31, the heating head connection cable 32A, the electrode 55, the roller 51A on the upper side of the first roller (corresponding to one of the first electrode and the second electrode in the claims), filler A current route returning to the minus terminal is formed (that is, energized) through the wire X, the metal plates W1 and W2, the clamp 5 (corresponding to the third electrode in the claims), and the clamp connection cable 33. Therefore, Joule heat is generated in a portion closer to the end portion than the portion in contact with the upper roller 51A in the filler wire X, and the portion is heated. Therefore, melting of the filler wire X when supplied to the molten pool WY is promoted.

また、フィラーワイヤXの端部が金属板W1の溶融池WY(被溶接部位)に接触したと判定したときに前述のように通電状態を切り替えることにより、予備的な加熱状態から、接触後に要求される本来の加熱状態に正確なタイミングで移行させることができる。   Moreover, when it determines with the edge part of the filler wire X having contacted the molten pool WY (to-be-welded site | part) of the metal plate W1, it requests | requires after a contact from a preliminary heating state by switching an energized state as mentioned above. It is possible to shift to the original heated state at an accurate timing.

また、本実施の形態においては、フィラーワイヤXを、レーザー光LBの被照射部位Lに形成されて溶融金属Wyが貯留されてなる溶融池WYに、その端部が接触するように前記レーザー光被照射部位Lよりも後方の位置から供給し、前記フィラーワイヤXを、溶融池WYに接触したときに該溶融池WYの熱とで溶融するように通電、加熱している。つまり、レーザー光LBでフィラーワイヤXを照射せずに溶融させるように構成しているが、この場合、フィラーワイヤXの温度が低いと、フィラーワイヤXが良好に溶融されない虞がある。しかし、本実施の形態のように、溶融池WYにフィラーワイヤXが接触する前から通電することにより、この問題を良好に解消することができる。   Further, in the present embodiment, the filler wire X is irradiated with the laser beam so that the end of the filler wire X comes into contact with the molten pool WY formed in the irradiated portion L of the laser beam LB and storing the molten metal Wy. The filler wire X is supplied from a position behind the irradiated portion L, and is energized and heated so as to melt with the heat of the molten pool WY when the filler wire X comes into contact with the molten pool WY. That is, the filler wire X is melted without being irradiated with the laser beam LB. In this case, if the temperature of the filler wire X is low, the filler wire X may not be melted well. However, this problem can be satisfactorily solved by energizing before the filler wire X contacts the molten pool WY as in the present embodiment.

(その他の実施の形態)
以上説明した実施形態は、本発明を実施するための一態様であり、これ以外にも種々の態様で実現可能である。
(Other embodiments)
The embodiment described above is one aspect for carrying out the present invention, and can be realized in various aspects other than this.

例えば、前記実施形態では、撮像装置110に検出された画像に基づいてコントロールユニット100によりフィラーワイヤXの端部の溶融池WYへの接触が検出されたときに、通電状態を切り替えるように構成したが、以下のように構成してもよい。すなわち、コントロールユニット100に溶接開始信号を出力してからの時間を計測するタイマ(時間計測手段)を設け、タイマにより計測された時間が所定の時間に達したとき(特許請求の範囲における供給開始後の所定のときに相当する)に、フィラー加熱電源装置31に対してスイッチ切替制御信号を出力するようにしてもよい。この所定の時間は、例えばフィラーワイヤXの端部の供給開始前における位置と金属板W1の溶融池W1との接触予定位置との間の距離と、フィラーワイヤXの供給速度とに基づいて設定可能である。これによっても、予備的な加熱状態から、接触後に要求される本来の加熱状態にほぼ正確なタイミングで移行させることができる。また、撮像装置110等を設けることなく、簡単な構成で前記実施の形態と同様の効果を得ることができる。   For example, in the said embodiment, when the contact to the molten pool WY of the edge part of the filler wire X was detected by the control unit 100 based on the image detected by the imaging device 110, it comprised so that an energization state might be switched. However, you may comprise as follows. That is, a timer (time measuring means) for measuring the time after outputting the welding start signal to the control unit 100 is provided, and when the time measured by the timer reaches a predetermined time (supply start in claims) A switch switching control signal may be output to the filler heating power supply 31 at a later predetermined time). The predetermined time is set based on, for example, the distance between the position of the end of the filler wire X before the start of supply and the planned contact position of the metal plate W1 with the molten pool W1 and the supply speed of the filler wire X. Is possible. Also by this, it is possible to shift from the preliminary heating state to the original heating state required after the contact with almost accurate timing. In addition, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained with a simple configuration without providing the imaging device 110 and the like.

また、前記実施形態では、フィラーワイヤXを、レーザー光LBによる被溶接部位に形成されて溶融金属Wyが貯留されてなる溶融池WYに、その端部が接触するようにレーザー光被照射部位よりも後方の位置に供給し、フィラーワイヤXを、溶融池に接触したときに該溶融池の熱とで溶融させる場合について説明したが、本発明は、レーザー光被照射部位よりも後方に限らず、他の方向からフィラーワイヤを供給し、このフィラーワイヤの端部にレーザー光を照射することにより、該フィラーワイヤを溶融する場合にも適用可能である。すなわち、予めフィラーワイヤを加熱しておくことによりレーザー光による溶融負荷が減少すると共に、フィラーワイヤの溶融性が向上するという効果が得られる。   Moreover, in the said embodiment, the filler wire X is more than a laser beam irradiation site | part so that the edge part may contact the molten pool WY formed in the site | part to be welded by the laser beam LB, and the molten metal Wy is stored. Although the case where the filler wire X is supplied to the rear position and is melted by the heat of the molten pool when contacting the molten pool has been described, the present invention is not limited to the rear side of the laser beam irradiated portion. The present invention can also be applied to the case where the filler wire is melted by supplying the filler wire from other directions and irradiating the end portion of the filler wire with laser light. That is, by heating the filler wire in advance, the melting load due to the laser light is reduced and the meltability of the filler wire is improved.

本発明は、複数の金属部材の被溶接部位にフィラーワイヤを供給しながらレーザー溶接する場合に、溶接開始時からフィラーワイヤの溶融を良好に行うことを可能とし、もってレーザー溶接状態を安定させることが可能なフィラーワイヤ供給装置及び供給方法を提供する。したがって、自動車産業の他、金属部材の溶接が必要となる産業において広く利用される可能性がある。   The present invention makes it possible to melt the filler wire satisfactorily from the start of welding and stabilize the laser welding state when laser welding is performed while supplying filler wires to the welded parts of a plurality of metal members. Provided is a filler wire supply device and a supply method. Therefore, in addition to the automobile industry, it may be widely used in industries that require welding of metal members.

1 レーザー溶接装置
3 フィラーワイヤ供給装置
5 クランプ(第3電極)
6 フィラーワイヤ加熱装置(加熱手段)
11 ノズル
31 フィラーワイヤ加熱電源装置(通電手段)
40 フィラーワイヤ加熱ヘッド
51A 第1ローラ(第1電極)
51B 第2ローラ(第2電極)
100 コントロールユニット(接触検出手段)
110 撮像装置(接触検出手段)
L レーザー光被照射部位
LB レーザー光
R 溶接経路
X フィラーワイヤ
W1 上側の金属板
W2 下側の金属板
WK 溶融穴部
WY 溶融池
Wy 溶融金属
Z 隙間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser welding apparatus 3 Filler wire supply apparatus 5 Clamp (3rd electrode)
6 Filler wire heating device (heating means)
11 Nozzle 31 Filler wire heating power supply device (energization means)
40 Filler wire heating head 51A First roller (first electrode)
51B Second roller (second electrode)
100 Control unit (contact detection means)
110 Imaging device (contact detection means)
L Laser beam irradiated part LB Laser light R Welding path X Filler wire W1 Upper metal plate W2 Lower metal plate WK Molten hole WY Molten pool Wy Molten metal Z Gap

Claims (7)

複数の金属部材に対して所定の溶接経路に沿って相対的に移動するレーザー光による被溶接部位に端部が接触した状態で追随するようにフィラーワイヤを供給するフィラーワイヤ供給装置であって、
前記フィラーワイヤを通電することにより加熱する加熱手段を有し、
前記加熱手段は、前記フィラーワイヤの端部近傍部分に接触する第1電極と、前記フィラーワイヤにおける前記第1電極に対して離間した位置に接触する第2電極と、前記金属部材のうちの少なくとも一つに接触する第3電極と、前記フィラーワイヤの供給開始時に、前記第1電極と第2電極との間にフィラーワイヤを介して通電し、供給開始後の所定のとき以後、前記第1電極と第2電極とのうちの一方の電極と第3電極との間にフィラーワイヤ及び金属部材を介して通電する通電手段とを備えることを特徴とするレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置。
A filler wire supply device that supplies a filler wire so as to follow a state in which an end portion is in contact with a welded portion by a laser beam that moves relative to a plurality of metal members along a predetermined welding path,
Having heating means for heating by energizing the filler wire;
The heating means includes at least one of a first electrode that is in contact with a portion near the end of the filler wire, a second electrode that is in contact with the filler wire at a position spaced from the first electrode, and the metal member. When the supply of the third electrode in contact with the filler wire and the filler wire starts, the first electrode and the second electrode are energized via the filler wire, and after the predetermined time after the supply starts, the first electrode An apparatus for supplying filler wire in laser welding, comprising: an energizing means for energizing through one of a filler wire and a metal member between one electrode of the electrode and the second electrode and the third electrode.
前記請求項1に記載のレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置において、
前記フィラーワイヤの供給開始後、該ワイヤの端部が前記被溶接部位に接触したことを検出する接触検出手段を備え、
前記供給開始後の所定のときとは、前記接触検出手段により前記端部の接触が検出されたときであることを特徴とするレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置。
In the filler wire supply apparatus in laser welding according to claim 1,
A contact detection means for detecting that the end of the wire is in contact with the welded part after the supply of the filler wire is started;
The filler wire supply apparatus in laser welding, wherein the predetermined time after the start of supply is when contact of the end is detected by the contact detection means.
前記請求項1に記載のレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置において、
前記フィラーワイヤの供給を開始してからの経過時間を計測する時間計測手段を備え、
前記供給開始後の所定のときとは、前記時間計測手段により計測された時間が所定の時間に達したときであることを特徴とするレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置。
In the filler wire supply apparatus in laser welding according to claim 1,
Comprising a time measuring means for measuring an elapsed time from the start of supply of the filler wire,
The predetermined time after the start of supply is a time when the time measured by the time measuring means has reached a predetermined time.
前記請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置において、
前記フィラーワイヤ供給手段は、前記フィラーワイヤを、前記レーザー光による被溶接部位に形成されて溶融金属が貯留されてなる溶融池に、その端部が接触するようにレーザー光被照射部位よりも後方の位置で供給するものであり、
前記加熱手段は、前記フィラーワイヤを、溶融池に接触したときに該溶融池の熱とで溶融するように加熱することを特徴とするレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置。
In the filler wire supply apparatus in the laser welding according to any one of claims 1 to 3,
The filler wire supply means is arranged so that the filler wire is placed behind the laser beam irradiated site so that the end of the filler wire is in contact with a molten pool formed at the site to be welded by the laser beam and storing molten metal. Is supplied at the position of
The said heating means heats the said filler wire so that it may fuse | melt with the heat of this molten pool when it contacts a molten pool, The filler wire supply apparatus in laser welding characterized by the above-mentioned.
前記請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置において、
前記第1電極及び第2電極はそれぞれ、前記フィラーワイヤを移動可能に支持するローラにより構成されていることを特徴とするレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置。
In the filler wire supply device in laser welding according to any one of claims 1 to 4,
Each of the first electrode and the second electrode is constituted by a roller that movably supports the filler wire, and a filler wire supply apparatus in laser welding.
前記請求項5に記載のレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置において、
前記第1電極及び第2電極を構成するローラはそれぞれ、上下一対のローラで構成されると共に、駆動手段で駆動されることにより、上流側から供給されるフィラーワイヤの移送を補助可能に構成されており、
かつ、前記第1電極を構成するローラは、前記第2電極を構成するローラよりも速い供給速度となるように駆動されることを特徴とするレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置。
In the filler wire supply device in laser welding according to claim 5,
Each of the rollers constituting the first electrode and the second electrode is composed of a pair of upper and lower rollers, and is configured to be able to assist the transfer of the filler wire supplied from the upstream side by being driven by a driving means. And
And the roller which comprises the said 1st electrode is driven so that it may become a supply speed quicker than the roller which comprises the said 2nd electrode, The filler wire supply apparatus in laser welding characterized by the above-mentioned.
複数の金属部材に対して所定の溶接経路に沿って相対的に移動するレーザー光による被溶接部位に端部が接触した状態で追随するようにフィラーワイヤを供給するフィラーワイヤ供給方法であって、
前記フィラーワイヤを通電することにより加熱する加熱工程を有し、
前記加熱工程は、前記フィラーワイヤの供給開始時に、前記フィラーワイヤの端部近傍部分に接触する第1電極と前記フィラーワイヤにおける前記第1電極に対して離間した位置に接触する第2電極との間にフィラーワイヤを介して通電し、供給開始後の所定のとき以後、前記第1電極と第2電極とのうちの一方の電極と前記金属部材のうちの少なくとも一つに接触する第3電極との間にフィラーワイヤ及び金属部材を介して通電することを特徴とするレーザー溶接におけるフィラーワイヤ供給装置。
A filler wire supply method for supplying a filler wire so as to follow a state in which an end portion is in contact with a welded portion by a laser beam that moves relative to a plurality of metal members along a predetermined welding path,
Having a heating step of heating by energizing the filler wire;
The heating step includes a first electrode that contacts a portion near the end of the filler wire and a second electrode that contacts a position separated from the first electrode in the filler wire at the start of supply of the filler wire. A third electrode in contact with at least one of the first electrode and the second electrode and the metal member after a predetermined time after the start of supply by energizing the filler wire therebetween A filler wire supply device in laser welding, wherein electricity is passed through a filler wire and a metal member.
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