JP2011031257A - 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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Yoichiro Kitahara
陽一郎 北原
Tsutomu Tanaka
力 田中
Akinori Utsunomiya
昭則 宇都宮
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for supplying filler wire capable of suitably fusing filler wire without affecting a laser welding state, and also to provide a method for supplying the same. <P>SOLUTION: The apparatus 3 for supplying the filler wire has a filler wire heating device 6 for heating the filler wire X. The heating device 6 includes: a roller 51A contacting with a part in the vicinity of the end of the filler wire X; a clamp 5 contacting with metal plates W1, W2; an energizing device 30 for causing energization through the filler wire X and the metal plates W1, W2 between the roller 51A and the clamp 5; and a moving mechanism 60 for moving the roller 51A while allowing it to contact with the filler wire X in such a way as to change the distance between the roller 51A and the end of the filler wire X. <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。なお、本文献1に係る溶接装置は、レーザー溶接でなく、TIG溶接を行う装置である。   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. In addition, the welding apparatus which concerns on this literature 1 is an apparatus which performs not TIG welding but laser welding.

特開2002−103040号公報JP 2002-103040 A

ところで、フィラーワイヤを供給しつつ金属部材をレーザー溶接する場合、周囲の温度や金属部材の温度等、種々の条件の変化により溶接状態が変化する。例えばフィラーワイヤの端部に作用する熱量が不足して、フィラーワイヤの溶融が適切に行われず、その結果、被溶接部位においてフィラーワイヤの溶け残りが生じるような場合がある。   By the way, when laser welding a metal member while supplying a filler wire, the welding state changes due to changes in various conditions such as the ambient temperature and the temperature of the metal member. For example, the amount of heat acting on the end of the filler wire is insufficient, and the filler wire may not be melted properly, and as a result, the filler wire may remain unmelted at the site to be welded.

この問題への対応としては、被溶接部位に加える熱量をコントロールすることが考えられる。具体的には、例えばレーザー出力の変更や、溶接速度(レーザー光の移動速度)の変更である。しかし、レーザー出力の変更は、金属材に形成される溶融穴部の深さ等に大きな影響を与える。また、溶接速度の変更は、生産速度に影響を与える。   As a countermeasure to this problem, it is conceivable to control the amount of heat applied to the welded part. Specifically, for example, the laser output is changed or the welding speed (laser beam moving speed) is changed. However, the change of the laser output has a great influence on the depth of the fusion hole formed in the metal material. Also, changing the welding speed affects the production speed.

そこで、本発明は、レーザー溶接状態に悪影響を与えることなく、フィラーワイヤの溶融を良好に行う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。   Then, this invention makes it a subject to provide the filler wire supply apparatus and supply method which can melt | fuse a filler wire favorably, without having a bad influence on a laser welding state.

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状態で追随するようにフィラーワイヤを所定速度で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、前記金属部材に接触する第2電極と、前記第1電極と第2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、前記第1電極とフィラーワイヤの端部との間の距離が変化するように、前記第1電極を該フィラーワイヤへの接触を保った状態で移動させる電極移動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 provides a filler so that an end portion of a plurality of metal members follow a welded portion by a laser beam that moves relatively along a predetermined welding path in a contact state. A filler wire supply device for supplying a wire at a predetermined speed, comprising heating means for heating the filler wire, wherein the heating means includes a first electrode that contacts a portion near the end of the filler wire, and the metal A distance between the second electrode that contacts the member, an energizing means for energizing the first electrode and the second electrode via a filler wire and a metal member, and an end of the first electrode and the filler wire And an electrode moving means for moving the first electrode while maintaining contact with the filler wire so as to change.

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、前記被溶接部位を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像された画像を解析して、前記フィラーワイヤの被溶接部位への浸入状態を解析することにより、金属部材間の連結状態を判定する判定手段とを備え、前記電極移動手段は、該判定手段の判定結果に基づいて、前記第1電極を移動させることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the filler wire supply device in laser welding according to the first aspect, wherein an imaging unit that images the welded portion and an image captured by the imaging unit are analyzed. Determining means for determining the connection state between the metal members by analyzing the state of penetration of the filler wire into the welded part, and the electrode moving means is based on the determination result of the determining means, The first electrode is moved.

また、請求項3に記載の発明は、前記請求項2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、前記判定手段は、前期撮像手段で撮像された画像に基づいて前記フィラーワイヤの所定以上の曲りを検出したときに、金属部材間の連結状態が良好でないと判定し、前記電極移動手段は、前記判定手段によって連結状態が良好でないと判定されたときは、前記第1電極を前記フィラーワイヤの端部から離れる方向に移動させ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 2, wherein the determination means is greater than or equal to a predetermined value of the filler wire based on an image captured by the previous imaging means. When the bending is detected, it is determined that the connection state between the metal members is not good, and when the determination unit determines that the connection state is not good, the first electrode is connected to the filler wire. It is made to move in the direction away from the edge part of this.

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、前記第1電極は、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。   According to a fourth aspect of the present invention, in the filler wire supply apparatus for laser welding according to any one of the first to third aspects, the first electrode supports the filler wire so as to be movable. It is characterized by being comprised by the roller to do.

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ることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the filler wire supply apparatus in laser welding according to any one of claims 1 to 4, wherein the filler wire supply means is configured to supply the filler wire to the laser. It is characterized in that it is supplied at a position rearward of the laser light irradiated portion so that the end portion is in contact with a molten pool formed at a portion to be welded by light and storing molten metal.

また、請求項6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追随するようにフィラーワイヤを所定速度で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端部近傍部分に接触する第1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2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しつつ、所定の状態が成立したときに、前記第1電極とフィラーワイヤの端部との間の距離が変化するように、前記第1電極をフィラーワイヤへの接触を保った状態で移動させることを特徴とする。   In the invention according to claim 6, the filler wire is moved at a predetermined speed so that the end portion follows the welded portion by the laser beam that moves relative to the plurality of metal members along a predetermined welding path. A filler wire supply method for supplying, comprising: a heating step of heating the filler wire by energizing the filler wire, wherein the heating step is performed between the first electrode and the metal member in contact with the vicinity of the end portion of the filler wire. Between the first electrode and the end of the filler wire when a predetermined state is established while energizing through the filler wire and the metal member between the second electrode and at least one of them The first electrode is moved while maintaining contact with the filler wire so that the distance changes.

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追随するように所定速度でフィラーワイヤが供給される。また、その際、前記フィラーワイヤが加熱手段により通電、加熱される。   First, according to the first aspect of the present invention, at the time of laser welding, a predetermined speed is obtained so as to follow a welded portion by a laser beam that moves relative to a plurality of metal members along a predetermined welding path. The filler wire is supplied. At that time, the filler wire is energized and heated by the heating means.

ここで、フィラーワイヤを所定速度で供給している状態におけるフィラーワイヤの発熱について考える。例えば、第1の電極よりも上流側から長手方向に微小な長さを有する部分(例えば長手方向に長さ1mm分の部分。以下、所定部分という)が所定速度で送られてくると、この所定部分には、第1の電極位置に到達したときから被溶接部位に到達するまでの間、電流が流れることとなる。このとき、所定部分は、その抵抗により、第1の電極位置に到達したときから被溶接部位に到達するまでの間発熱し、徐々に温度が上昇し、端部側ほど温度が高くなる。   Here, heat generation of the filler wire in a state where the filler wire is supplied at a predetermined speed will be considered. For example, when a portion having a minute length in the longitudinal direction from the upstream side of the first electrode (for example, a portion corresponding to a length of 1 mm in the longitudinal direction, hereinafter referred to as a predetermined portion) is sent at a predetermined speed, A current flows through the predetermined portion from the time when the first electrode position is reached until the position to be welded is reached. At this time, due to the resistance, the predetermined portion generates heat from the time when it reaches the position of the first electrode until it reaches the welded portion, and the temperature gradually rises, and the temperature increases toward the end side.

その場合に、本発明では、前記第1電極とフィラーワイヤの端部との間の距離を変更可能なように構成されている。すなわち、電極移動手段により、前記第1電極を、フィラーワイヤへの接触を保った状態で移動させて、フィラーワイヤにおける電流が流れる部分(通電部分)の長さを変更可能なように構成している。   In that case, in this invention, it is comprised so that the distance between the said 1st electrode and the edge part of a filler wire can be changed. That is, the electrode moving means is configured to move the first electrode while maintaining contact with the filler wire so that the length of the portion where the current flows in the filler wire (energized portion) can be changed. Yes.

これによれば、フィラーワイヤにおける所定部分が第1の電極位置に到達したときから被溶接部位に到達するまでの時間、つまり所定部分に対する通電時間が変化し、所定部分の温度上昇量も変化することとなる。例えば、第1電極をフィラーワイヤの端部(先端)から離れる方向に移動させると、所定部分に対する通電時間が長くなり、温度上昇量が大きくなる。その結果、フィラーワイヤの先端温度(溶融池に接触する直前の温度)がより上昇することとなる。これに対し、第1電極をフィラーワイヤの端部に近づく方向に移動させると、通電部分の長さが短くなって、所定部分に対する通電時間が短くなり、温度上昇量が小さくなる。その結果、フィラーワイヤの先端温度(溶融池に接触する直前の温度)の上昇が抑制されることとなる。   According to this, the time from when the predetermined portion of the filler wire reaches the first electrode position until it reaches the welded portion, that is, the energization time for the predetermined portion changes, and the temperature rise amount of the predetermined portion also changes. It will be. For example, when the first electrode is moved in a direction away from the end (tip) of the filler wire, the energization time for the predetermined portion becomes longer and the amount of temperature rise increases. As a result, the tip temperature of the filler wire (temperature immediately before contacting the molten pool) is further increased. On the other hand, when the first electrode is moved in a direction approaching the end of the filler wire, the length of the energized portion is shortened, the energization time for the predetermined portion is shortened, and the temperature rise is reduced. As a result, an increase in the tip temperature of the filler wire (temperature immediately before contacting the molten pool) is suppressed.

なお、フィラーワイヤにおける通電部分の長さを変化させると、加熱手段全体としての抵抗が変化するので、加熱手段の出力電圧が一定とした場合、所定部分に流れる電流が変化することとなる。しかし、フィラーワイヤ部分の抵抗値は、通常、このフィラーワイヤに通電するための回路の総抵抗(例えば、フィラーワイヤに接続するためのケーブルの抵抗、溶接対象の金属材の抵抗、溶融池の抵抗、電源装置の抵抗、フィラーワイヤと溶融池との接触抵抗等の総和)よりも十分に小さい。したがって、通電部分の長さを変更したとしても、フィラーワイヤにはほぼ一定の電流が流れる。その結果、フィラーワイヤの所定部分における単位時間当たり発熱は、通電部分の長さに関わらずほぼ一定となる。つまり、フィラーワイヤの先端温度を、通電部分の長さに応じて変更することができる。   Note that, when the length of the energized portion of the filler wire is changed, the resistance of the entire heating unit changes, so that the current flowing through the predetermined portion changes when the output voltage of the heating unit is constant. However, the resistance value of the filler wire portion is usually the total resistance of the circuit for energizing the filler wire (for example, the resistance of the cable for connecting to the filler wire, the resistance of the metal material to be welded, the resistance of the molten pool) The sum of the resistance of the power supply device, the contact resistance between the filler wire and the molten pool, etc.) is sufficiently smaller. Therefore, even if the length of the energized portion is changed, a substantially constant current flows through the filler wire. As a result, the heat generation per unit time in the predetermined portion of the filler wire is substantially constant regardless of the length of the energized portion. That is, the tip temperature of the filler wire can be changed according to the length of the energized portion.

次に、請求項2に記載の発明によれば、撮像手段で撮像された画像を解析して、フィラーワイヤの被溶接部位への浸入状態を解析することにより、金属部材間の連結状態が判定される。そして、判定手段の判定結果に基づいて、前記第1電極が前記電極移動手段により移動される。これにより、レーザー溶接中、浸入状態に応じた溶接が可能となる。   Next, according to the second aspect of the present invention, the connection state between the metal members is determined by analyzing the image captured by the imaging means and analyzing the state of penetration of the filler wire into the welded part. Is done. And based on the determination result of the determination means, the first electrode is moved by the electrode moving means. Thereby, welding according to an infiltration state is attained during laser welding.

また、請求項3に記載の発明によれば、前記被溶接部位において前記フィラーワイヤの所定以上の曲りを検出したときに、金属部材間の連結状態が良好でないと判定される。フィラーワイヤに所定以上の曲りが生じているときには、その端部が十分に溶融せず、金属材における溶融していない部分に突き当たっているものと考えられる。つまり、被溶接部位へ供給される熱量の不足により金属部材間の連結状態が良好でないと考えられる。そこで、このような場合、金属部材間の連結状態が良好でないと判定する。そして、このような場合、前記電極移動手段により、前記第1電極が前記フィラーワイヤの端部から離れる方向に移動される。これにより、フィラーワイヤにおける通電部分の長さが長くなって、端部側の温度を現状よりも高くすることができる。その結果、熱量の不足による金属部材の連結の不具合が解消される方向に変化することとなる。   According to the third aspect of the present invention, it is determined that the connection state between the metal members is not good when a predetermined bending or more of the filler wire is detected in the welded portion. When the filler wire is bent more than a predetermined amount, it is considered that the end portion thereof is not sufficiently melted and hits an unmelted portion of the metal material. That is, it is considered that the connection state between the metal members is not good due to a lack of heat supplied to the welded part. Therefore, in such a case, it is determined that the connection state between the metal members is not good. In such a case, the first electrode is moved in a direction away from the end of the filler wire by the electrode moving means. Thereby, the length of the electricity supply part in a filler wire becomes long, and the temperature of an edge part side can be made higher than the present condition. As a result, it will change in the direction where the malfunction of the connection of the metal member by lack of calorie | elimination is eliminated.

また、請求項4に記載の発明によれば、前記第1電極は、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。   According to the invention described in claim 4, since the first electrode is constituted by a roller that supports the filler wire so as to be movable, a current is supplied to the filler wire while supporting the movement of the filler wire. It can flow. 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5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、この問題を良好に解消することができる。   According to a fifth aspect of the present invention, the laser beam is formed so that the filler wire is in contact with a molten pool formed at the irradiated portion of the laser beam and storing molten metal. 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, the filler wire may not be melted unless the filler wire is sufficiently heated. However, this problem can be solved satisfactorily by applying the inventions described in the above claims.

また、請求項6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 6, 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. 溶接時における作用の説明図である(その1)。It is explanatory drawing of the effect | action at the time of welding (the 1). 溶接時における作用の説明図である(その2)。It is explanatory drawing of the effect | action at the time of welding (the 2). フィラーワイヤにおける通電部分の長さを変更したときにおける温度上昇量及び先端温度の特性図である。It is a characteristic figure of the amount of temperature rises and tip temperature when changing the length of the energization part in a filler wire. フィラーワイヤ加熱装置全体の抵抗の説明図である。It is explanatory drawing of resistance of the whole filler wire heating apparatus. 本実施の形態のその他の例を説明するための図10相当の図である(その1)。FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 10 for describing another example of the present embodiment (part 1); 本実施の形態のその他の例を説明するための図10相当の図である(その2)。FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 10 for describing another example of the present embodiment (part 2);

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32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、ノズル接続ケーブル32、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。   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. A heating head connection cable 32 that connects the heating power supply device 31 and the heating head 40, and a clamp connection cable 33 that connects the heating power supply device 31 and one of the plurality of clamps 5. The current flowing from the power supply device 31 returns to the heating power supply device 31 via the nozzle connection cable 32, the heating head 40, the filler wire X, the metal plates W <b> 1 and W <b> 2, the clamp 5, and the clamp connection cable 33. 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.

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被溶接部位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 welded portion 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.

以上のような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。   According to the present embodiment as described above, the filler wire X is heated so as to be melted by 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、本願発明者の知見によれば、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Xを供給しつつ金属部材をレーザー溶接する場合、周囲の温度や金属部材の温度等、種々の条件の変化により溶接状態が変化する。例えばフィラーワイヤの端部に作用する熱量が不足して、フィラーワイヤXの溶融が適切に行われず、その結果、被溶接部位においてフィラーワイヤXの溶け残りが生じるような場合がある。   By the way, according to the knowledge of the inventor of the present application, as described in the column of problems to be solved, when laser welding a metal member while supplying the filler wire X, various temperatures such as the ambient temperature and the temperature of the metal member can be used. The welding state changes due to changes in the conditions. For example, there is a case where the amount of heat acting on the end of the filler wire is insufficient and the filler wire X is not properly melted, and as a result, the filler wire X remains unmelted at the welded portion.

そこで、本実施の形態のフィラーワイヤ供給装置3では、複数の金属部材の被溶接部位にフィラーワイヤX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X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 3 of the present embodiment, when the laser welding is performed while supplying the filler wire X to the welded portions of the plurality of metal members, the filler wire X is melted well from the start of welding, Thus, the laser welding 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ローラ51A,51Bと、このローラ51A,51BをフィラーワイヤXの長手方向に沿って移動させる移動機構60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 rollers 51A and 51B that are in contact with the vicinity of the end of the filler wire X, and a moving mechanism 60 that moves the rollers 51A and 51B along the longitudinal direction of the filler wire X. .

ローラ51A,51Bは、その側方で、筐体41内で前記移動機構60によりフィラーワイヤの長手方向に移動可能に支持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。支持部材52,52の上部間には、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が接続されている。第1ケーブル32における筐体41内の部分は、支持部材52,52等の移動に支障を生じないように十分な長さを有し、かつ下方に垂れ下がれないための処置が施されている。電極55は、例えば炭素材等により構成されている。   The rollers 51A, 51B are laterally supported by a pair of support members 52, 52 supported by the moving mechanism 60 in the casing 41 so as to be movable in the longitudinal direction of the filler wire via support shafts 53A, 53B. It is rotatably supported. Between the upper portions of the support members 52 and 52, an electrode 55 is attached via an insulating material 54 above the first rollers 51A and 51B, and the electrode 55 is in contact with the upper roller 51A. The heating head connection cable 32 is connected to the electrode 55. The part in the housing | casing 41 in the 1st cable 32 has sufficient length so that a movement of support members 52, 52, etc. may not be interfered, and the measure for not hanging down below is given. . The electrode 55 is made of, for example, a carbon material.

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 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.

移動機構60は、筐体41の上壁及び下壁の内面における支持部材52,52の上方及び下方となる位置で、前後に延び、支持部材52,52を前後方向に摺動可能に支持するレール61,61,62,62を有している。筐体41の上壁及び下壁の内面におけるレール61,61,62,62の左右には、前後に延びるラック63,63,64,64が設けられている。一方の支持部材52の下部には両軸型のモータ65が固定され、その駆動軸65aは支持部材52,52を貫通して左右に延び、かつ両端部に下側のラック64,64に噛み合うギヤ66,66が取り付けられている。また、支持部材52,52の上部側には、該部材52,52を貫通して左右に延び、かつ該部材52,52に回動可能に支持される回転軸67が設けられている。この回転軸67の両端部には、上側のラック63,63に噛み合うギヤ68,68が取り付けられている。回転軸67及び前記モータ65の駆動軸65aの一端部にはそれぞれギヤ69,70が取り付けられると共に、これらのギヤ69,70間にはベルト71が巻き掛けられている。上部側のラック61、ギヤ68,69と、下部側のラック64、ギヤ66,70とは、同構造とされている。このような構成によれば、モータ65を作動させると、上下のギヤ68,68,69,69は、ラック63,63,64,64上で同速度で回転する。支持部材62,62は、レール61,61,62,62により支持されて、同姿勢を保ちつつ、フィラーワイヤXの長手方向に移動する。そして、支持部材62,62に支持された上側ローラ51AのフィラーワイヤXに対する接触位置が変化し、その結果、フィラーワイヤXに対する通電長が変化することとなる。   The moving mechanism 60 extends back and forth at positions above and below the support members 52 and 52 on the inner surfaces of the upper and lower walls of the housing 41, and supports the support members 52 and 52 so as to be slidable in the front-rear direction. Rails 61, 61, 62 and 62 are provided. Racks 63, 63, 64, 64 extending in the front-rear direction are provided on the left and right sides of the rails 61, 61, 62, 62 on the inner surfaces of the upper wall and the lower wall of the housing 41. A biaxial motor 65 is fixed to the lower part of one support member 52, and its drive shaft 65a extends to the left and right through the support members 52, 52 and engages with the lower racks 64, 64 at both ends. Gears 66 and 66 are attached. Further, on the upper side of the support members 52, 52, a rotation shaft 67 that extends through the members 52, 52 to the left and right and is rotatably supported by the members 52, 52 is provided. Gears 68, 68 that mesh with the upper racks 63, 63 are attached to both ends of the rotating shaft 67. Gears 69 and 70 are attached to one end portions of the rotary shaft 67 and the drive shaft 65 a of the motor 65, respectively, and a belt 71 is wound around the gears 69 and 70. The upper rack 61 and gears 68 and 69 and the lower rack 64 and gears 66 and 70 have the same structure. According to such a configuration, when the motor 65 is operated, the upper and lower gears 68, 68, 69, 69 rotate on the racks 63, 63, 64, 64 at the same speed. The support members 62, 62 are supported by the rails 61, 61, 62, 62 and move in the longitudinal direction of the filler wire X while maintaining the same posture. And the contact position with respect to the filler wire X of the upper side roller 51A supported by the supporting members 62 and 62 changes, As a result, the energization length with respect to the filler wire X will change.

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の被溶接部位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 portion to be welded of the workpiece W and its vicinity. And an imaging device 110 that captures images 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.

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を所定供給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 device 10 at a predetermined supply 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。   Further, the control unit 100 outputs a welding start signal to the filler wire heating power supply device 31 at the start of welding.

また、コントロールユニット100は、溶接開始後、撮像装置110から画像が入力される都度画像を解析すると共に、その解析結果に基づいて、ローラ移動用モータ65を駆動する。詳しく説明すると、画像を解析した結果、図6に示すように、フィラーワイヤXの曲がりや、ノズル11の変位が検出された場合、ローラ51A,51Bが端部(先端(以下、適宜、説明便宜上、端部という用語に代えて先端という用語を用いる。))から離れる方向に移動するようにローラ移動用モータ65を駆動する。そして、その後の画像を順次解析した結果、フィラーワイヤXの曲がりや、ノズル11の変位が検出されなくなった場合、ローラ51A,51Bを当初位置に戻すようにローラ移動用モータ65を駆動する。   The control unit 100 analyzes the image every time an image is input from the imaging device 110 after starting welding, and drives the roller moving motor 65 based on the analysis result. More specifically, as a result of analyzing the image, as shown in FIG. 6, when the bending of the filler wire X or the displacement of the nozzle 11 is detected, the rollers 51 </ b> A and 51 </ b> B have end portions (tips (hereinafter, appropriately, for convenience of explanation). The term “tip” is used in place of the term “end”.) The roller moving motor 65 is driven so as to move away from the end. Then, as a result of sequentially analyzing the subsequent images, when the bending of the filler wire X or the displacement of the nozzle 11 is not detected, the roller moving motor 65 is driven so as to return the rollers 51A and 51B to the initial positions.

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.

まず、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、ローラ駆動用モータ59、ローラ移動用モータ65、及びフィラーワイヤ加熱電源装置31をそれぞれ所定の条件で同時に作動させる。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。   First, when a welding start instruction is input to the control unit 100 via, for example, a welding start operation switch or the like, the control unit 100 includes the laser head 2, the moving device motor 24, the filler wire supply device motor 15, the roller. The driving motor 59, the roller moving motor 65, and the filler wire heating power supply device 31 are simultaneously operated under predetermined conditions. The predetermined condition is set in advance for each apparatus or is set before starting welding.

フィラーワイヤXの供給が開始して、図10に示すようにフィラーワイヤXの端部が金属板W1の溶融池WY(被溶接部位)に接触すると、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32,電極55、上側のローラ51A(特許請求の範囲における第1電極に相当する),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2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。   When the supply of the filler wire X starts and the end of the filler wire X comes into contact with the molten pool WY (welded part) of the metal plate W1 as shown in FIG. Connection cable 32, electrode 55, upper roller 51A (corresponding to the first electrode in the claims), filler wire X, metal plates W1, W2, clamp 5 (corresponding to the second electrode in the claims) A current route that returns to the negative terminal via the clamp connection cable 33 is formed (that is, energized). 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.

一方、このようにフィラーワイヤXを供給しながらレーザー溶接しているときに、コントロールユニット100により、撮像装置110から入力される画像の解析結果に基づいて溶接状態が良好でないことが検出されたときは、以下のように処理が行われる。   On the other hand, when laser welding is performed while supplying the filler wire X in this way, the control unit 100 detects that the welding state is not good based on the analysis result of the image input from the imaging device 110. Is processed as follows.

例えば、画像を解析した結果、図11に示すようにフィラーワイヤXの端部側の曲がりや、ノズル11の変位が検出された場合、フィラーワイヤXの端部側が十分に溶融せずに、前述の図6のように、金属板W1,W2における溶融していない部分に突き当たっているものと考えられる。つまり、被溶接部位へ供給される熱量の不足により上下の金属板W1,W2間の連結状態が良好でないと考えられる。   For example, as a result of analyzing the image, when the bending of the end side of the filler wire X or the displacement of the nozzle 11 is detected as shown in FIG. 11, the end side of the filler wire X is not sufficiently melted, As shown in FIG. 6, it is considered that the metal plates W1 and W2 are in contact with the unmelted portions. That is, it is considered that the connection state between the upper and lower metal plates W1 and W2 is not good due to the lack of heat supplied to the welded part.

この場合、ローラ51A,51Bが仮想線で示すように端部(先端)から離れる方向に移動するようにローラ移動用モータ65が駆動される。例えば、図11に示すように先端から離れる方向にΔL移動させる。こうすることにより、フィラーワイヤXにおける電流が流れる部分の長さがL1からL2(L1+ΔL)に長くなる。したがって、後述するようにフィラーワイヤXの端部の温度の上昇量が増加することとなる。その結果、熱量の不足による金属板W1,W2の連結の不具合が解消される。   In this case, the roller moving motor 65 is driven so that the rollers 51A and 51B move in the direction away from the end (tip) as indicated by phantom lines. For example, as shown in FIG. 11, it is moved ΔL in the direction away from the tip. By so doing, the length of the portion of the filler wire X through which the current flows increases from L1 to L2 (L1 + ΔL). Therefore, as will be described later, the amount of temperature rise at the end of the filler wire X increases. As a result, the problem of the connection between the metal plates W1 and W2 due to the lack of heat is eliminated.

ここで、フィラーワイヤXを所定速度で供給している状態におけるフィラーワイヤXの発熱は以下のようになる。例えば、ローラ51A(第1の電極)よりも上流側から長手方向に微小な長さを有する任意の一部分(以下、所定部分xa(図面には符号なし)という)が所定速度で送られてきたものとすると、この所定部分xaには、ローラ51A位置に到達したときから溶融池WYに到達するまでの所定時間、電流が流れることとなる。この所定時間の間、所定部分xaは、その抵抗により発熱して徐々に温度が上昇し、先端側ほど温度が高くなる。ここで、前記所定時間は、フィラーワイヤXにおける通電部分(フィラーワイヤXにおけるローラ51Aに接している位置と、フィラーワイヤXの先端との間の部分(被溶接部位との接触部))の長さを前記所定速度で除した時間となる。   Here, heat generation of the filler wire X in a state where the filler wire X is supplied at a predetermined speed is as follows. For example, an arbitrary portion (hereinafter referred to as a predetermined portion xa (not indicated in the drawing)) having a minute length in the longitudinal direction from the upstream side of the roller 51A (first electrode) has been sent at a predetermined speed. If this is the case, a current flows through the predetermined portion xa for a predetermined time from when it reaches the position of the roller 51A until it reaches the molten pool WY. During this predetermined time, the predetermined portion xa generates heat due to its resistance and gradually increases in temperature, and the temperature increases toward the tip side. Here, the predetermined time is the length of the energized portion of the filler wire X (the portion between the position of the filler wire X in contact with the roller 51A and the tip of the filler wire X (contact portion with the welded portion)). It is a time obtained by dividing the above by the predetermined speed.

そして、図10に示すようにフィラーワイヤXを所定速度で送っている状態において、図11のようにローラ51Aを例えばワイヤXの先端から離れる方向にΔL移動させると、フィラーワイヤXにおける通電部分の長さもL1からL2(L1+ΔL)に長くなる。したがって、所定部分xaに対する通電時間が長くなり、その結果、図12(a)に示すように、所定部分xaの温度上昇量も前記通電部分の長さの変化に対応してΔT1からΔT2に大きくなる。その結果、図12(b)に示すように、フィラーワイヤXの先端温度(溶融池WYに接触する直前の温度)は、例えばワイヤXが加熱される前をT0とした場合、通電部分の長さがL1のときはT1に上昇し、通電部分の長さがL2のときは、T1よりも(ΔT2−ΔT1)分高いT2まで上昇することとなる。すなわち、ローラ51Aを、フィラーワイヤXの先端との間の距離が変化するように該ワイヤXの長手方向に移動させることにより、フィラーワイヤXの先端温度を任意に制御することができる。なお、フィラーワイヤXの材質が例えば鉄である場合は、ワイヤXの先端温度が例えば融点よりも若干低い1400度程度となるように制御することにより、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安定かつ良好な溶融性を確保することができる。   Then, in a state where the filler wire X is being fed at a predetermined speed as shown in FIG. 10, if the roller 51A is moved ΔL in a direction away from the tip of the wire X as shown in FIG. The length also increases from L1 to L2 (L1 + ΔL). Therefore, the energization time for the predetermined portion xa becomes longer. As a result, as shown in FIG. 12A, the temperature rise amount of the predetermined portion xa increases from ΔT1 to ΔT2 corresponding to the change in the length of the energized portion. Become. As a result, as shown in FIG. 12B, the tip temperature of the filler wire X (the temperature immediately before contacting the molten pool WY) is, for example, T0 before the wire X is heated. When the length is L1, it rises to T1, and when the length of the energized portion is L2, it rises to T2, which is (ΔT2−ΔT1) higher than T1. That is, the tip temperature of the filler wire X can be arbitrarily controlled by moving the roller 51A in the longitudinal direction of the wire X so that the distance from the tip of the filler wire X changes. In addition, when the material of the filler wire X is, for example, iron, by controlling the tip temperature of the wire X to be approximately 1400 degrees, which is slightly lower than the melting point, for example, the end of the filler wire X is placed in the molten pool WY. Stable and good meltability when contacted can be ensured.

なお、フィラーワイヤXの通電部分の長さを変化させると、フィラーワイヤ加熱装置全体としての回路抵抗が変化するので、通電電流が変化する。しかし、フィラーワイヤXの通電部分の抵抗値RXは、このフィラーワイヤXに通電するための回路の総抵抗RO(図13に示すように、フィラーワイヤXに接続するためのケーブル32,33の抵抗RL1,RL2、溶接対象の金属板W1,W2部分の抵抗RP、溶融池WYの抵抗RY、溶融池WYとフィラーワイヤXとの接触抵抗Rt1、フィラーワイヤXとローラ51Aとの接触抵抗Rt2、ローラ51Aと電極55との接触抵抗Rt3、加熱電源装置31の抵抗値RD、フィラーワイヤX部分の抵抗値RXの総和)と比較すると、十分に小さい(RX≪RO)。したがって、電源装置31の出力電圧Vが一定とした場合、通電部分の長さを変更したとしても、総抵抗ROの変動はわずかなものであり、その結果、電流値(=V/RO)の変化もわずかである。つまり、フィラーワイヤXには変更前とほぼ同じ値の電流が流れるので、フィラーワイヤXの所定部分xaにおける単位時間当たり発熱は、通電部分の長さの変化に関わらずほぼ一定となる。   When the length of the energized portion of the filler wire X is changed, the circuit resistance of the filler wire heating device as a whole changes, so that the energized current changes. However, the resistance value RX of the energized portion of the filler wire X is the total resistance RO of the circuit for energizing this filler wire X (the resistance of the cables 32 and 33 for connecting to the filler wire X as shown in FIG. 13). RL1, RL2, resistance RP of metal plates W1, W2 to be welded, resistance RY of molten pool WY, contact resistance Rt1 of molten pool WY and filler wire X, contact resistance Rt2 of filler wire X and roller 51A, roller Compared to the contact resistance Rt3 between 51A and the electrode 55, the resistance value RD of the heating power supply device 31, and the resistance value RX of the filler wire X portion), it is sufficiently small (RX << RO). Therefore, when the output voltage V of the power supply device 31 is constant, even if the length of the energized portion is changed, the fluctuation of the total resistance RO is slight, and as a result, the current value (= V / RO) There is also little change. That is, since almost the same value of current flows through the filler wire X as before the change, the heat generation per unit time in the predetermined portion xa of the filler wire X is substantially constant regardless of the change in the length of the energized portion.

一方、このようにローラ51A,51Bを移動させた後において、画像を順次解析した結果、フィラーワイヤXの曲がりや、ノズル11の変位が検出されなくなった場合には、ローラ51A,51Bを、実線で示す当初位置に戻すようにローラ移動用モータ65が駆動される。こうすることにより、フィラーワイヤXにおける電流が流れる部分の長さが短くなる。したがって、フィラーワイヤXの端部の温度が低下することとなる。   On the other hand, when the rollers 51A and 51B are moved in this manner and the images are sequentially analyzed, if the bending of the filler wire X or the displacement of the nozzle 11 is not detected, the rollers 51A and 51B are The roller moving motor 65 is driven so as to return to the initial position indicated by. By doing so, the length of the portion through which the current flows in the filler wire X is shortened. Therefore, the temperature of the end portion of the filler wire X is lowered.

以上、説明したように本実施の形態によれば、フィラーワイヤXに電流を流す部分(通電部分)の長さを変化させて、フィラーワイヤXの端部の温度を制御することにより、金属板W1,W2の連結状態が良好となるように改善することができる。   As described above, according to the present embodiment, the length of a portion (a current-carrying portion) through which a current flows through the filler wire X is changed to control the temperature of the end portion of the filler wire X. It can improve so that the connection state of W1 and W2 may become favorable.

また、撮像装置110で撮像された画像を解析して、フィラーワイヤXの溶融池WYを含む溶融池WY(被溶接部位)への浸入状態を解析することにより、金属板W1,W2間の連結状態が判定される。そして、判定結果に基づいて、ローラ51Aが移動される。これにより、レーザー溶接中、浸入状態に応じた溶接が可能となる。   Further, by analyzing the image captured by the imaging device 110 and analyzing the state of penetration of the filler wire X into the molten pool WY (the welded portion) including the molten pool WY, the connection between the metal plates W1 and W2 is performed. The state is determined. Then, the roller 51A is moved based on the determination result. Thereby, welding according to an infiltration state is attained during laser welding.

また、フィラーワイヤXを移動可能に支持するローラ51A,51Bが、フィラーワイヤXの端部近傍部位に通電するための電極(特許請求の範囲における第1電極)を構成しているから、フィラーワイヤXの移動を支持しつつ、フィラーワイヤXに電流を長すことができる。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3を構成する部品を削減することができる。   Further, since the rollers 51A and 51B that support the filler wire X so as to be movable constitute an electrode (first electrode in the claims) for energizing a portion near the end of the filler wire X, the filler wire X The current can be increased in the filler wire X while supporting the movement of X. That is, the electrode and the support can be shared by a single member, and the parts constituting the filler wire supply device 3 can be reduced.

(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.

すなわち、前記実施形態では、撮像装置110の撮像画像に基づいてフィラーワイヤXの先端側の曲がりや、ノズル11の変位が検出されたときに、ローラ51A,51Bを移動させるように構成したが、図14に示すように、ワイヤ加熱ヘッドの筐体41内に、ワイヤの供給速度を計測可能な速度計70を配置し、ワイヤの供給速度が所定速度よりも遅くなったことが検出されたときに、前記図11のように、ローラ51A,51Bを移動させてもよい。供給速度が所定速度よりも遅くなったときには、ワイヤXの端部が金属板W1,W2に当接して供給が阻害されている、例えば、フィラーワイヤXの先端側に曲がり等が生じていることが考えられるので、これを検出するものである。なお、速度計70は、例えばノズル11の後端近傍においてフィラーワイヤXに摺動するローラ71を備え、このローラ71の回転速度を検出することにより構成することができる。   That is, in the embodiment, the rollers 51A and 51B are configured to move when the bending of the tip end of the filler wire X or the displacement of the nozzle 11 is detected based on the captured image of the imaging device 110. As shown in FIG. 14, when a speedometer 70 capable of measuring the wire supply speed is arranged in the case 41 of the wire heating head and it is detected that the wire supply speed is lower than a predetermined speed. In addition, the rollers 51A and 51B may be moved as shown in FIG. When the supply speed becomes slower than the predetermined speed, the end of the wire X is in contact with the metal plates W1 and W2 and the supply is hindered, for example, a bending or the like has occurred on the front end side of the filler wire X This is to detect this. The speedometer 70 includes a roller 71 that slides on the filler wire X in the vicinity of the rear end of the nozzle 11, for example, and can be configured by detecting the rotational speed of the roller 71.

なお、図15に示すように構成することもできる。すなわち、フィラーワイヤ加熱ヘッド40を、レーザーヘッド2に対して相対回転可能にブラケット2A,40Aを介して連結すると共に、これらのブラケット2A,40A同士のなす角度を検出する角度センサ80を設ける。そして、角度センサ80で所定以上の角度変動が検出されたときに、前記図11のように、ローラ51A,51Bを移動させる。所定以上の角度変動が検出されたときには、ワイヤXの端部が金属板W1,W2に当接して供給が阻害されている、つまり、フィラーワイヤXの先端側に曲がり等が生じていることが考えられるので、これを検出するのである。   It is also possible to configure as shown in FIG. That is, the filler wire heating head 40 is coupled via the brackets 2A and 40A so as to be relatively rotatable with respect to the laser head 2, and an angle sensor 80 for detecting an angle formed by the brackets 2A and 40A is provided. When the angle sensor 80 detects an angle fluctuation of a predetermined value or more, the rollers 51A and 51B are moved as shown in FIG. When an angle variation of a predetermined value or more is detected, the end of the wire X is in contact with the metal plates W1 and W2 and the supply is hindered, that is, the tip of the filler wire X is bent. It is possible to detect this.

また、図14、図15の例以外にも、変位した場合にスリーブ11に生じる反力を検出し、この検出された反力が所定以上の大きさのときに、図11のように、ローラを移動させるようにしてもよい。   In addition to the examples of FIGS. 14 and 15, a reaction force generated in the sleeve 11 when it is displaced is detected, and when the detected reaction force is greater than or equal to a predetermined value, as shown in FIG. May be moved.

前記実施形態では、ローラ51Aを、フィラーワイヤXに接触して通電する電極として利用したが、ローラはワイヤ支持手段としてのみ利用すると共に、電極を別途設け、この電極をフィラーワイヤの長手方向に沿って移動させるようにしてもよい。この場合、電極を移動させる移動機構は、前述の移動機構60と同様のもので構成することができる。例えば、前記支持部材52に電極を固定し、移動機構60により支持部材52を移動させることにより、電極を移動させることができる。   In the above-described embodiment, the roller 51A is used as an electrode that is in contact with the filler wire X to energize. You may make it move. In this case, the moving mechanism for moving the electrode can be configured in the same manner as the moving mechanism 60 described above. For example, the electrode can be moved by fixing the electrode to the support member 52 and moving the support member 52 by the moving mechanism 60.

また、前記実施形態における移動機構60は、特許請求の範囲における電極移動手段の一実施態様例であり、ローラ51A,51Bをフィラーワイヤの長手方向に移動させることができる限り、種々の態様のものが利用可能である。   The moving mechanism 60 in the above embodiment is an example of an electrode moving unit in the claims, and has various modes as long as the rollers 51A and 51B can be moved in the longitudinal direction of the filler wire. Is available.

なお、前記実施の形態では、所定の条件が成立したときにローラ51A(電極)を図10の当初位置から、図11に示す位置までフィラーワイヤXの先端から遠ざかるように移動させたが、当初位置を図10の当初位置と図11の位置との中間位置として、電極55を先端に近づくことが可能なように構成してもよい。この場合、例えばフィラーワイヤXが加熱され過ぎたような場合に、フィラーワイヤXの加熱を抑制することができる。   In the above embodiment, the roller 51A (electrode) is moved away from the tip of the filler wire X from the initial position in FIG. 10 to the position shown in FIG. 11 when a predetermined condition is satisfied. The position may be an intermediate position between the initial position in FIG. 10 and the position in FIG. 11 so that the electrode 55 can approach the tip. In this case, for example, when the filler wire X is heated too much, the heating of the filler wire X can be suppressed.

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。   In the above embodiment, the filler wire X is positioned behind the laser beam irradiated site so that the end of the filler wire X comes into contact with the molten pool formed by the laser beam LB at the welded site and storing the molten metal. The filler wire X is melted with the heat of the molten pool when it is brought into contact with the molten pool. The present invention is also applicable to the case where the filler wire is melted by supplying the filler wire from above and irradiating the end 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.

本発明によれば、レーザー溶接状態に悪影響を与えることなく、フィラーワイヤの溶融を良好に行う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ができる。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。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the filler wire supply apparatus and supply method which can melt | fuse a filler wire favorably without having a bad influence on a laser welding state can be provided. 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2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)
60 移動機構(電極移動手段)
100 コントロールユニット(判定手段)
110 撮像装置(撮像手段)
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 (2nd 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)
60 moving mechanism (electrode moving means)
100 Control unit (judgment means)
110 Imaging device (imaging 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 (6)

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状態で追随するようにフィラーワイヤを所定速度で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、前記金属部材に接触する第2電極と、前記第1電極と第2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、前記第1電極とフィラーワイヤの端部との間の距離が変化するように、前記第1電極を該フィラーワイヤへの接触を保った状態で移動させる電極移動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 at a predetermined speed so that an end portion thereof 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. And
Having heating means for heating the filler wire;
The heating means includes a first electrode that is in contact with an end portion of the filler wire, a second electrode that is in contact with the metal member, and a filler wire and a metal member between the first electrode and the second electrode. And an electrode moving means for moving the first electrode while maintaining contact with the filler wire so that a distance between the first electrode and the end of the filler wire changes. A filler wire supply device in laser welding, comprising:
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、
前記被溶接部位を撮像する撮像手段と、
該撮像手段で撮像された画像を解析して、前記フィラーワイヤの被溶接部位への浸入状態を解析することにより、金属部材間の連結状態を判定する判定手段とを備え、
前記電極移動手段は、該判定手段の判定結果に基づいて、前記第1電極を移動させ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,
Imaging means for imaging the welded part;
Analyzing the image picked up by the image pickup means, and determining the connection state between the metal members by analyzing the state of penetration of the filler wire into the welded portion,
The filler wire supply apparatus in laser welding, wherein the electrode moving means moves the first electrode based on a determination result of the determination means.
前記請求項2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、
前記判定手段は、前期撮像手段で撮像された画像に基づいて前記フィラーワイヤの所定以上の曲りを検出したときに、金属部材間の連結状態が良好でないと判定し、
前記電極移動手段は、前記判定手段によって連結状態が良好でないと判定されたときは、前記第1電極を前記フィラーワイヤの端部から離れる方向に移動させ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 2,
The determination unit determines that the connection state between the metal members is not good when detecting a bending of the filler wire more than a predetermined based on the image captured by the previous imaging unit,
Filler wire supply in laser welding, wherein the electrode moving means moves the first electrode in a direction away from the end of the filler wire when the determination means determines that the connected state is not good. apparatus.
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、
前記第1電極は、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 apparatus in the laser welding according to any one of claims 1 to 3,
The filler wire supply device in laser welding, wherein the first electrode is constituted by a roller that supports the filler wire so as to be movable.
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,
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. A filler wire supply device in laser welding, wherein the filler wire is supplied at the position of.
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追随するようにフィラーワイヤを所定速度で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端部近傍部分に接触する第1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2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しつつ、所定の状態が成立したときに、前記第1電極とフィラーワイヤの端部との間の距離が変化するように、前記第1電極をフィラーワイヤへの接触を保った状態で移動させ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 at a predetermined speed so that an end portion follows 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 energizes the filler wire and the metal member between the first electrode that contacts the vicinity of the end of the filler wire and the second electrode that contacts at least one of the metal members. Moving the first electrode while maintaining contact with the filler wire so that the distance between the first electrode and the end of the filler wire changes when a predetermined state is established. A filler wire supply device for laser welding.
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