JP2013128939A

JP2013128939A - 溶接システム

Info

Publication number: JP2013128939A
Application number: JP2011278337A
Authority: JP
Inventors: Sachio Kishino; 左知生岸野; Masaki Okajima; 正樹岡島; Seiji Ono; 清司大野
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-07-04

Abstract

【課題】溶接ヘッドまわりの大型化を避けるとともに、速度計測装置の設置を容易に行えるようにする。
【解決手段】不図示のロボットアームにより溶接ヘッド１を移動させながら、レーザ照射部に送給されるフィラーワイヤ５をレーザビーム３によって溶融させることによって連続的に接合を行うレーザブレージングシステムにおいて、フィラーワイヤ５を巻回して収納するワイヤドラム６と、ワイヤドラム６からフィラーワイヤ５を引き出して溶接ヘッド１に送給する送給装置８と、ワイヤドラム６の出側（上部開口７付近）に設置され、フィラーワイヤ５の送給速度を計測する速度計測装置９とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィラーワイヤを溶融させることによって接合を行う移動可能な溶接ヘッドを備えた溶接システムに関する。

自動車業界を含む多くの産業において、レーザを熱源としてフィラーワイヤをロウ付けするレーザブレージングが利用されている。レーザブレージングでは、溶接ヘッドを移動させながら、レーザ照射部に送給されるフィラーワイヤをレーザビームによって溶融させることによって連続的に接合を行う。

特開平１０−５２７５５号公報

このように溶接ヘッドを移動させながらレーザ照射部にフィラーワイヤを送給する場合、フィラーワイヤの送給量を管理することが不可欠となる。例えば溶接ヘッドの移動速度に対してフィラーワイヤの送給量が多いと、供給過多になり、フィラーワイヤが溶けきらず、接合強度不足となるおそれがある。逆に、溶接ヘッドの移動速度に対してフィラーワイヤの送給量が少ないと、供給不足になり、穴等の欠陥が発生するおそれがある。

フィラーワイヤの送給量を管理するために、フィラーワイヤの送給速度を計測することが行われている。例えば特許文献１には、ＴＩＧ溶接において、ワイヤ送給速度を可変にするとともに、ワイヤ送給速度計が設けられた構成が開示されている。

また、近年では、溶接ヘッドに、フィラーワイヤの送給速度を計測する速度計測装置が設置されたものがある。しかしながら、溶接ヘッドやその付近に速度計測装置を設置すると、溶接ヘッドまわりが大型化してしまう。そのため、自動車のトランクリッドの接合等のように狭い部分を接合する場合、干渉等の問題が発生するおそれがある。

また、既存のレーザブレージングシステムに速度計測装置を後付けするような場合には、溶接ヘッドやその付近に速度計測装置を設置することがスペース的に困難であることが多い。しかも、溶接ヘッドやその付近に速度計測装置を設置すると、大きさや重量等が変化してしまうため、レーザブレージング用ロボットのティーチングを変更しなければならない。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、溶接ヘッドまわりの大型化を避けるとともに、速度計測装置の設置を容易に行えるようにすることを目的とする。

本発明の溶接システムは、フィラーワイヤを溶融させることによって接合を行う移動可能な溶接ヘッドと、前記フィラーワイヤを巻回して収納するワイヤドラムと、前記ワイヤドラムから前記フィラーワイヤを引き出して前記溶接ヘッドに送給する送給装置と、前記ワイヤドラムの出側に設置され、前記フィラーワイヤの送給速度を計測する速度計測装置とを備えたことを特徴とする。
本発明の溶接システムの他の特徴とするところは、前記速度計測装置は、前記フィラーワイヤを挟み込み、前記フィラーワイヤの進行に伴って回転する一対のローラを備え、前記一対のローラのうち一方のローラには前記フィラーワイヤを沿わせる溝が形成されており、前記一対のローラのうち他方のローラには樹脂コーティングされており、前記一対のローラのうちいずれかのローラの回転を計測することにより前記フィラーワイヤの送給速度を計測する構成である点にある。

本発明によれば、溶接ヘッドまわりの大型化を避けるとともに、速度計測装置の設置を容易に行うことができる。

実施形態に係るレーザブレージングシステムの概略構成を示す図である。溶接ヘッドを示す図である。ワイヤドラムを示す図である。速度計測装置の構成例を示す斜視図である。金属ローラを示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
本実施形態では、本発明を適用する溶接システムとして、レーザを熱源としてフィラーワイヤをロウ付けするレーザブレージングシステムを説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るレーザブレージングシステムの概略構成を示す図である。
１は移動可能な溶接ヘッドであり、被接合材料２表面にレーザビームＲを照射するトーチ３と、レーザ照射部にフィラーワイヤ５をガイドするノズル状のワイヤ供給部４とを備える。図２にも示すように、不図示のロボットアームにより溶接ヘッド１を移動させながら、レーザ照射部に送給されるフィラーワイヤ５をレーザビームＲによって溶融させることによって連続的に接合を行う。

６はワイヤドラムであり、フィラーワイヤ５を巻回して収納する。図３にも示すように、ワイヤドラム６の上部は裁断円錐形状を呈し、その上部開口７からフィラーワイヤ５を引き出すようになっている。

８は送給装置であり、ワイヤドラム６からフィラーワイヤ５を引き出して溶接ヘッド１に送給する。

９は速度計測装置であり、ワイヤドラム６の出側（上部開口７付近）に設置され、フィラーワイヤ５の送給速度を計測する。

１０はプログラマブルロジックコントローラ等により構成される制御装置であり、溶接ヘッド１の移動を制御するとともに、その移動に合せてフィラーワイヤ５の送給速度を調整する。制御装置１０は、溶接ヘッド１の移動に合せてフィラーワイヤ５の送給速度を設定し、速度計測装置９で計測される送給速度が当該設定送給速度となるように送給装置８を制御する。

図４に、速度計測装置９の構成例を示す。ベース部材９１には一対のベアリング９２、９２が設けられ、一対のベアリング９２、９２により金属ローラ９３が回転可能に支持される。金属ローラ９３の片方の軸は、カップリング９４を介して、ベース部材９１に固定されたエンコーダ９５に接続する。エンコーダ９５は、金属ローラ９３の回転数をパルス（デジタル量）に変換して出力する。

また、ベース部材９１には、クランプ９６を介して、金属ローラ９３に対向するローラ９７が回転可能に支持される。ローラ９７の表面は樹脂コーティングされている。

このようにした速度計測装置９では、フィラーワイヤ５が導入部９８から導入され、一対のローラ９３、９７により挟み込まれて、導出部９９から導出される。フィラーワイヤ５の進行に伴ってローラ９３、９７が回転するので、金属ローラ９３の回転数をエンコーダ９５で計測することにより、フィラーワイヤ５の送給速度を計測することができる。

エンコーダ９５から出力されるパルスは、アナログ電圧に変換されて制御装置１０に入力される。制御装置１０では、溶接ヘッド１の移動に合せてフィラーワイヤ５の送給速度を設定し、その設定送給速度に相当する電圧と、エンコーダ９５から入力されるアナログ電圧とを比較する。そして、両電圧が設定した範囲内となるように、すなわち速度計測装置９で計測されるフィラーワイヤ５の送給速度が設定送給速度となるように送給装置８を制御する。このようにフィラーワイヤ５の送給量を常時監視することができ、供給過不足による接合不良を防止することができる。

本実施形態では、図５に示すように、金属ローラ９３の表面に、フィラーワイヤ５を沿わせる溝９３ａが円周方向に形成されており、フィラーワイヤ５の蛇行や脱線を防ぐようにしている。また、樹脂コーティングしたローラ９７を金属ローラ９３側に押し付けることで、フィラーワイヤ５のすべりを抑えるようにしている。かかる構成により、フィラーワイヤ５の移動が確実に金属ローラ９３に伝えられるので、送給速度の計測精度を向上させることができる。

以上述べたように、速度計測装置９がワイヤドラム６の出側（上部開口７付近）に設置されるので、溶接ヘッド１まわりの大型化を避けることができ、狭い部分を接合する場合にも干渉等の問題が発生するおそれがない。

また、既存のレーザブレージングシステムに速度計測装置９を後付けするような場合にも、ワイヤドラム６の出側（上部開口７付近）はスペース的に余裕があるので、速度計測装置９の設置が容易である。しかも、溶接ヘッド１まわりの大きさや重量等が変化することがないので、レーザブレージング用ロボットのティーチングを変更する必要はない。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば速度計測装置９の設置の仕方はどのようなものでもよく、例えばワイヤドラム６の上部（裁断円錐形状部分）に載置したり、ワイヤドラム６の上部開口７の下流側で送給装置８の上流側に適宜な固定部材を介して固定したりすればよい。

また、上記実施形態ではレーザブレージングを例にして説明したが、本発明はフィラーワイヤを用いる溶接であれば適用可能であり、例えばＴＩＧ溶接システムやガス溶接システムにも適用可能である。

１：溶接ヘッド、２：被接合材料、３：トーチ、４：ワイヤ供給部、５：フィラーワイヤ、６：ワイヤドラム、７：上部開口、８：送給装置、９：速度計測装置、１０：制御装置、９１：ベース部材、９２：ベアリング、９３：金属ローラ、９３ａ：溝、９４：カップリング、９５：エンコーダ、９６：クランプ、９７：ローラ、９８：導入部、９９：導出部

Claims

フィラーワイヤを溶融させることによって接合を行う移動可能な溶接ヘッドと、
前記フィラーワイヤを巻回して収納するワイヤドラムと、
前記ワイヤドラムから前記フィラーワイヤを引き出して前記溶接ヘッドに送給する送給装置と、
前記ワイヤドラムの出側に設置され、前記フィラーワイヤの送給速度を計測する速度計測装置とを備えたことを特徴とする溶接システム。
前記速度計測装置は、
前記フィラーワイヤを挟み込み、前記フィラーワイヤの進行に伴って回転する一対のローラを備え、
前記一対のローラのうち一方のローラには前記フィラーワイヤを沿わせる溝が形成されており、
前記一対のローラのうち他方のローラには樹脂コーティングされており、
前記一対のローラのうちいずれかのローラの回転を計測することにより前記フィラーワイヤの送給速度を計測する構成であることを特徴とする請求項１に記載の溶接システム。