JP2014079784A - Air flow control method and air flow control device in welding work room - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ溶接装置が配設された溶接作業部屋の中で金属製ワークに対しレーザ溶接しながら集塵を行う際に、集塵に起因して発生する気流(以下「集塵起因流」という)の方向を制御することにより、溶接作業の安定性を向上させるようにした溶接作業部屋の気流制御方法および気流制御装置に関するものである。 The present invention relates to an air flow generated due to dust collection (hereinafter referred to as “dust collection-induced flow” when performing dust collection while performing laser welding on a metal workpiece in a welding work room provided with a laser welding apparatus. The air flow control method and the air flow control device in the welding work room are designed to improve the stability of the welding work by controlling the direction of ")".
ロボットアームの先端に取り付けられた溶接ヘッドからワークに向けてレーザ光を照射し、溶接を実施するレーザ溶接装置(レーザ溶接ロボット)は、一般に、囲い壁(パーテーション)によって全方向を囲われて外部にレーザ反射光やヒュームが漏れ出さないようにした溶接作業部屋(ブースとも言う)の中に配設されている。 A laser welding device (laser welding robot) that performs welding by irradiating a workpiece with a laser beam from a welding head attached to the tip of a robot arm is generally surrounded by an enclosure wall (partition) in all directions. It is arranged in a welding work room (also called a booth) that prevents laser reflected light and fumes from leaking out.
この種の溶接作業部屋には、集塵機に繋がる吸引排気口が設けられており、その吸引排気口からの強制排気により部屋内環境の集塵が行われている(例えば、特許文献1参照)。 In this type of welding work room, a suction exhaust port connected to the dust collector is provided, and the dust in the room environment is collected by forced exhaust from the suction exhaust port (see, for example, Patent Document 1).
ところで、金属をレーザ溶接する時には加熱溶融された母材から多量のヒュームが発生する。このヒュームは、高温であることから対流により上昇する。レーザ光を加工対象であるワークの上面に向けて照射する場合、加工点から立ち上るヒュームが、加工点に向かうレーザ光を遮蔽し、溶接幅や溶け込みを不安定にする場合がある。 By the way, when metal is laser welded, a large amount of fumes is generated from the base material heated and melted. This fume rises by convection because of its high temperature. When irradiating the laser beam toward the upper surface of the workpiece to be processed, the fumes rising from the processing point may shield the laser beam toward the processing point and make the welding width and penetration unstable.
例えば、レーザ溶接にあっては、レーザ光をワークに対して垂直に照射せず、溶接ヘッドをワークに対し垂直な軸から少し傾けた姿勢で、レーザ光を照射して溶接を行うのが一般的である。それは、ワークからのレーザの反射光が、レーザを出力する発振器に戻り、光学系を破損することを防ぐためである。この際、加工点から上方へ立ち上るヒュームが、部屋内の風向きによって、傾いた姿勢の溶接ヘッドから出射されるレーザ光を遮蔽する場合が出てくる。そうすると、加工点に充分なレーザ光を照射できず、溶接幅や溶け込みが不安定になることがある。 For example, in laser welding, welding is generally performed by irradiating a laser beam with a position where the welding head is slightly tilted from an axis perpendicular to the workpiece without irradiating the laser beam perpendicularly to the workpiece. Is. This is to prevent the reflected light of the laser from the workpiece from returning to the oscillator that outputs the laser and damaging the optical system. At this time, there is a case where the fume rising upward from the processing point shields the laser light emitted from the welding head in an inclined posture depending on the wind direction in the room. If it does so, sufficient laser beam may not be irradiated to a processing point, but a welding width and penetration may become unstable.
本発明は、上記事情を考慮し、レーザ溶接で発生するヒュームの方向を制御して、遮光による溶接不安定現象を抑制するようにした溶接作業部屋の気流制御方法および気流制御装置を提供することを目的とする。 In consideration of the above circumstances, the present invention provides an air flow control method and an air flow control device for a welding work room in which the direction of fumes generated by laser welding is controlled to suppress welding instability due to light shielding. With the goal.
上記課題を解決するために、請求項1の発明の溶接作業部屋における気流制御方法は、側面および天井面を囲う囲い壁に吸引排気口と外気取入口とを有し、前記吸引排気口からの強制排気により部屋内環境の集塵を行う溶接作業部屋の内部にレーザ溶接装置を配設し、前記レーザ溶接装置の溶接ヘッドの軸線をワークの表面に垂直な線に対し一定方向に傾けた姿勢で、溶接ヘッドの先端より前記軸線方向に沿ってレーザ光を出射してワークをレーザ溶接する際に、前記溶接ヘッドの先端とワークとの間に、前記溶接ヘッドを傾けた方向からその反対の方向へ向かう方向、および、前記溶接ヘッドを傾けた方向と直交する方向のいずれかの方向に集塵に起因する空気流が発生するように、前記溶接作業部屋の内部の空気の流れを制御することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, an airflow control method in a welding work room according to the invention of claim 1 includes a suction exhaust port and an outside air intake port on an enclosure wall that surrounds the side surface and the ceiling surface. A position in which a laser welding device is arranged inside a welding work room that collects dust in the room environment by forced exhaust, and the axis of the welding head of the laser welding device is tilted in a fixed direction with respect to a line perpendicular to the surface of the workpiece Then, when laser beam is emitted from the tip of the welding head along the axial direction and the workpiece is laser-welded, the opposite of the welding head is inclined between the tip of the welding head and the workpiece. The air flow in the welding work chamber is controlled so that an air flow caused by dust collection is generated in either the direction toward the direction or the direction perpendicular to the direction in which the welding head is inclined. That And butterflies.
請求項2の発明は、請求項1に記載の溶接作業部屋における気流制御方法であって、前記溶接ヘッドのワークに対する進行方向をヘッド前側、その反対側をヘッド後側、ヘッド後側からヘッド前側を見たときの左側および右側をそれぞれヘッド左側およびヘッド右側とするとき、前記溶接ヘッドの軸線を、ワークの表面に垂直な線に対し所定角度ヘッド後側へ傾け、前記溶接ヘッドの先端とワークとの間に、ヘッド前側からヘッド後側へ向かう方向、ヘッド後側からヘッド前側へ向かう方向、ヘッド左側からヘッド右側へ向かう方向、ヘッド右側からヘッド左側へ向かう方向の4つの方向のうち、ヘッド前側からヘッド後側へ向かう方向を除く3つの方向のいずれかの方向に集塵に起因する空気流が発生するように、前記溶接作業部屋の内部の空気の流れを制御することを特徴とする。 Invention of Claim 2 is the airflow control method in the welding work room of Claim 1, Comprising: The advancing direction with respect to the workpiece | work of the said welding head is a head front side, the other side is a head rear side, The head rear side to a head front side When the left side and the right side of the head are the left side and the right side of the head, respectively, the axis of the welding head is inclined to the head rear side by a predetermined angle with respect to a line perpendicular to the surface of the workpiece, and the tip of the welding head and the workpiece Of the four directions, the direction from the head front side to the head rear side, the head rear side to the head front side, the head left side to the head right side, and the head right side to the head left side. The inside of the welding work room so that an air flow caused by dust collection occurs in any one of the three directions excluding the direction from the front side to the head rear side. And controlling the flow of air.
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の溶接作業部屋における気流制御方法であって、天井面の囲い壁に集塵機につながる前記吸引排気口が設けられ、互いに対向する2側面の囲い壁に前記外気取入口がそれぞれ設けられており、使用する前記外気取入口の切り替えにより、前記溶接ヘッドの先端とワークとの間に発生する集塵に起因する空気流の方向を変更することを特徴とする。 Invention of Claim 3 is the airflow control method in the welding work room of Claim 1 or 2, Comprising: The said suction exhaust port connected to a dust collector is provided in the enclosure wall of a ceiling surface, and the enclosure of 2 side surfaces which mutually oppose The outside air intake is provided in each wall, and the direction of the air flow caused by dust collection generated between the tip of the welding head and the workpiece is changed by switching the outside air intake to be used. Features.
請求項4の発明は、請求項1または2に記載の溶接作業部屋における気流制御方法であって、天井面の囲い壁に集塵機につながる複数の前記吸引排気口が設けられ、側面の囲い壁に前記外気取入口が設けられており、使用する前記吸引排気口の切り替えにより、前記溶接ヘッドの先端とワークとの間に発生する集塵に起因する空気流の方向を変更することを特徴とする。 Invention of Claim 4 is the airflow control method in the welding work room of Claim 1 or 2, Comprising: The said several suction exhaust port connected to a dust collector is provided in the enclosure wall of a ceiling surface, and the enclosure wall of a side surface is provided. The outside air inlet is provided, and the direction of the air flow caused by dust collection generated between the tip of the welding head and the workpiece is changed by switching the suction exhaust port to be used. .
請求項5の発明の溶接作業部屋における気流制御装置は、側面および天井面を囲う囲い壁に吸引排気口と外気取入口とを有し、前記吸引排気口からの強制排気により部屋内環境の集塵を行う溶接作業部屋と、該溶接作業部屋の内部に配設されたレーザ溶接装置と、を有し、該レーザ溶接装置の溶接ヘッドが、軸線をワークの表面に垂直な線に対し一定方向に傾けた姿勢で、溶接ヘッドの先端より前記軸線方向に沿ってレーザ光を出射してワークをレーザ溶接するものとして構成されており、前記溶接作業部屋には、前記溶接ヘッドの先端とワークとの間に、前記溶接ヘッドを傾けた方向からその反対の方向へ向かう方向、および、前記溶接ヘッドを傾けた方向と直交する方向のいずれかの方向に集塵に起因する空気流が発生するように、前記溶接作業部屋の内部の空気の流れを制御する制御手段が備わっていることを特徴とする。 An air flow control device in a welding work room according to a fifth aspect of the present invention has a suction exhaust port and an outside air intake port on a wall surrounding the side surface and the ceiling surface, and collects the environment in the room by forced exhaust from the suction exhaust port. A welding work room for performing dust, and a laser welding apparatus disposed in the welding work room, wherein the welding head of the laser welding apparatus has an axis line in a fixed direction with respect to a line perpendicular to the surface of the workpiece. The workpiece is laser-welded by emitting laser light along the axial direction from the tip of the welding head in a posture inclined to the welding head. Air flow caused by dust collection is generated in any of the direction from the direction in which the welding head is inclined to the opposite direction and the direction orthogonal to the direction in which the welding head is inclined. And said Control means for controlling the internal flow of air tangent Chamber, characterized in that is provided.
請求項6の発明は、請求項5に記載の溶接作業部屋における気流制御装置であって、前記溶接ヘッドのワークに対する進行方向をヘッド前側、その反対側をヘッド後側、ヘッド後側からヘッド前側を見たときの左側および右側をそれぞれヘッド左側およびヘッド右側とするとき、前記溶接ヘッドの軸線が、ワークの表面に垂直な線に対し所定角度ヘッド後側へ傾けられており、前記制御手段が、前記溶接ヘッドの先端とワークとの間に、ヘッド前側からヘッド後側へ向かう方向、ヘッド後側からヘッド前側へ向かう方向、ヘッド左側からヘッド右側へ向かう方向、ヘッド右側からヘッド左側へ向かう方向の4つの方向のうち、ヘッド前側からヘッド後側へ向かう方向を除く3つの方向のいずれかの方向に集塵に起因する空気流が発生するように、前記溶接作業部屋の内部の空気の流れを制御する。 The invention according to claim 6 is the air flow control device in the welding work room according to claim 5, wherein the advancing direction of the welding head with respect to the workpiece is the head front side, the opposite side is the head rear side, and the head rear side to the head front side. When the left side and the right side when looking at the head are the left side and the right side of the head, respectively, the axis of the welding head is inclined to the head rear side by a predetermined angle with respect to a line perpendicular to the surface of the workpiece, and the control means The direction from the head front side to the head rear side, the head rear side to the head front side, the head left side to the head right side, and the head right side to the head left side between the tip of the welding head and the workpiece Air flow caused by dust collection is generated in any one of the three directions except the direction from the head front side to the head rear side. , It controls the internal flow of air in the welding operation room.
請求項7の発明は、請求項5または6に記載の溶接作業部屋における気流制御装置であって、天井面の囲い壁に集塵機につながる前記吸引排気口が設けられ、互いに対向する2側面の囲い壁に前記外気取入口がそれぞれ設けられており、前記制御手段が、使用する前記外気取入口の切り替えにより、前記溶接ヘッドの先端とワークとの間に発生する集塵に起因する空気流の方向を変更することを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the air flow control device in the welding work room according to claim 5 or 6, wherein the suction exhaust port connected to the dust collector is provided on the enclosure wall of the ceiling surface, and the enclosures on the two side surfaces facing each other. The outside air intake is provided in each wall, and the control means is adapted to switch the outside air inlet to be used, and the direction of air flow caused by dust collection generated between the tip of the welding head and the workpiece It is characterized by changing.
請求項8の発明は、請求項5または6に記載の溶接作業部屋における気流制御装置であって、天井面の囲い壁に集塵機につながる複数の前記吸引排気口が設けられ、側面の囲い壁に前記外気取入口が設けられており、前記制御手段が、使用する前記吸引排気口の切り替えにより、前記溶接ヘッドの先端とワークとの間に発生する集塵に起因する空気流の方向を変更することを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the air flow control device in the welding work room according to claim 5 or 6, wherein a plurality of the suction exhaust ports connected to the dust collector are provided on the ceiling wall of the ceiling surface, and the side wall is provided on the side wall. The outside air inlet is provided, and the control means changes the direction of air flow caused by dust collection generated between the tip of the welding head and the workpiece by switching the suction exhaust port to be used. It is characterized by that.
請求項1および請求項5の発明によれば、溶接ヘッドの傾きの方向を考慮して、溶接ヘッドの先端とワークとの間に発生する集塵起因流の方向を制御することにより、加工点から立ち上がるヒュームの向きを制御して、溶接の熱源であるレーザ光をヒュームによって遮蔽しないようにすることができる。従って、溶接熱源であるレーザ光を安定してワークに照射することができて、溶接幅や溶接深さを安定させることができる。 According to the first and fifth aspects of the present invention, the direction of the dust collection-induced flow generated between the tip of the welding head and the workpiece is controlled in consideration of the direction of the inclination of the welding head, so that the processing point By controlling the direction of the fume rising from the laser beam, it is possible to prevent the laser beam, which is a heat source for welding, from being blocked by the fume. Therefore, the laser beam, which is a welding heat source, can be stably irradiated onto the workpiece, and the welding width and the welding depth can be stabilized.
請求項2および請求項6の発明によれば、軸線の傾きと反対方向に移動する溶接ヘッドの進行方向(加工方向)に応じて、溶接ヘッドの先端とワークとの間に発生する集塵起因流の方向を制御することにより、加工点から立ち上がるヒュームの向きを制御して、溶接の熱源であるレーザ光をヒュームによって遮蔽しないようにすることができる。従って、溶接熱源であるレーザ光を安定してワークに照射することができて、溶接幅や溶接深さを安定させることができる。 According to the second and sixth aspects of the invention, the cause of dust collection generated between the tip of the welding head and the workpiece according to the traveling direction (processing direction) of the welding head that moves in the direction opposite to the inclination of the axis. By controlling the flow direction, the direction of the fume rising from the processing point can be controlled so that the laser light, which is a heat source for welding, is not blocked by the fume. Therefore, the laser beam, which is a welding heat source, can be stably irradiated onto the workpiece, and the welding width and the welding depth can be stabilized.
請求項3および請求項7の発明によれば、2側面の囲い壁に設けた外気取入口の切り替えにより、簡単に溶接ヘッドの先端とワークとの間に発生する集塵起因流の方向を制御することができるので、溶接ヘッドの傾きの方向や溶接ヘッドの進行方向により、必要に応じて使用する外気取入口の切り替えを行えばよい。 According to the third and seventh aspects of the present invention, the direction of the dust-collecting flow generated between the tip of the welding head and the workpiece can be easily controlled by switching the outside air inlet provided on the two side walls. Therefore, it is only necessary to switch the outside air intake to be used as necessary depending on the inclination direction of the welding head and the traveling direction of the welding head.
請求項4および請求項8の発明によれば、天井面の囲い壁に設けた吸引排気口の切り替えにより、簡単に溶接ヘッドの先端とワークとの間に発生する集塵起因流の方向を制御することができるので、溶接ヘッドの傾きの方向や溶接ヘッドの進行方向により、必要に応じて使用する吸引排気口の切り替えを行えばよい。 According to the fourth and eighth aspects of the present invention, the direction of the dust-collecting flow generated between the tip of the welding head and the workpiece is easily controlled by switching the suction / exhaust port provided in the ceiling wall. Therefore, the suction / exhaust port to be used may be switched as necessary depending on the direction of inclination of the welding head and the direction of travel of the welding head.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は第1の実施形態の説明図で、内部にレーザ溶接ロボットが配設された溶接作業部屋の概略構成を示す斜視図、図2はレーザ溶接ロボットの溶接ヘッドで溶接を行う場合の溶接ヘッドの傾きと溶接ヘッドの進行方向の関係、および、加工点から立ち上るヒュームによって、溶接ヘッドの先端から出射されるレーザ光が遮蔽される問題を示す側面図である。 FIG. 1 is an explanatory diagram of the first embodiment, and is a perspective view showing a schematic configuration of a welding work room in which a laser welding robot is disposed. FIG. 2 is a diagram of welding when welding is performed by a welding head of a laser welding robot. It is a side view which shows the problem of the laser beam radiate | emitted from the front-end | tip of a welding head by the relationship between the inclination of a head and the advancing direction of a welding head, and the fume rising from a processing point.
図1に示すように、レーザ溶接ロボット40は、アームの先端に溶接ヘッド30を備えるもので、溶接ヘッド30の位置および姿勢を自由に制御できるようになっている。レーザ溶接ロボット40の前には作業台50が設置され、この作業台50の上に載せられたワークに対して溶接作業が行われる。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、溶接ヘッド30は、ワークWに対する進行方向Eをヘッド前側、その反対側をヘッド後側、ヘッド後側からヘッド前側を見たときの左側および右側をそれぞれヘッド左側およびヘッド右側とするとき、軸線52を、ワークWの表面に垂直な線51に対して所定角度θ(10°〜20°程度)だけヘッド後側へ傾けた姿勢で保持され、その状態で、溶接ヘッド30の先端より軸線方向に沿ってレーザ光LBをワークWの上面に向けて出射し、ワークWの加工点Waにレーザ光LBを集光しながら溶接ヘッド30を進行方向Eに移動して、加工点Waに所定の溶接を施す。
As shown in FIG. 2, the
また、溶接ヘッド30には、シールドガスSを噴射するサイドノズル100が備わっており、このサイドノズル100からシールドガスSを層流状態で加工点Waに供給することで、溶融部が再凝固するときに酸化させないようにしている。
Further, the
なお、溶接ヘッド30の先端部分をノズル構造にして、ノズルからレーザ光を出射すると同時にシールドガスを噴射するように構成する場合もある。
In some cases, the tip portion of the
図1に示すように、このように構成されたレーザ溶接ロボット40は、床面16上に設置され、外部にレーザ反射光やヒュームが漏れ出さないように、周側面と天井面を囲い壁によって囲まれた溶接作業部屋10の中に配設されている。
As shown in FIG. 1, the
即ち、レーザ溶接ロボット40の周囲4側面は、前壁11と、後壁12と、左右側壁13、14とで囲まれ、天井面は天井壁15によって塞がれている。前壁11には、作業者の入出や材料搬入出用の扉18が設けられており、この扉18は作業中は閉じられている。
That is, the four surrounding sides of the
溶接作業部屋10の天井壁15には、集塵のために、溶接作業部屋10内の空気を集塵機25によって外部に強制排気する吸引排気口23が設けられている。また、互いに対向する左右側壁13、14には、集塵のために排気された分の空気を外部から部屋内に取り入れる第1、第2の外気取入口21、22が設けられている。第1、第2の外気取入口21、22は、1つずつ設けられていてもよいが、複数ずつ設けられていてもよい。
The
本実施形態においては、吸引排気口23は、天井壁15の前後方向の半分の位置よりも前側の位置で且つ天井壁15の左右方向幅の中間の位置に配置されており、作業台50の直上に位置している。
In the present embodiment, the suction /
また、第1、第2の外気取入口21、22は、左右側壁13、14の前後方向の半分の位置よりも後側の位置で且つ高さ方向の半分の位置よりも下側の位置にに配置されている。
Further, the first and second
図2に示すように、作業台50の上にワークWを載せて、ワークWの上面に溶接ヘッド30によりレーザ光LBを照射して溶接を行った際、加工点(溶接点)WaからはヒュームF(溶接により発生する微細金属粒子)が立ち上る。溶接ヘッド30は、その軸線52を、ワークWの上面に垂直な線51よりヘッド後側(溶接ヘッド30の進行方向Eの反対側)に傾けているので、加工点WaよりヒュームFが垂直上方に立ち上った場合は、それほどレーザ光LBがヒュームFによって遮蔽されることはないが、周囲の風向きによっては、立ち上るヒュームFによって、加工点Waに向かうレーザ光LBが大きく遮蔽される場合がある。
As shown in FIG. 2, when a workpiece W is placed on a work table 50 and welding is performed by irradiating the upper surface of the workpiece W with a laser beam LB from the
そこで、本実施形態では、溶接ヘッド30の先端とワークWとの間に、ヒュームFを吹き飛ばす方向の集塵起因流(集塵に起因する空気流)Pを発生させるように、集塵の際の溶接作業部屋10内の空気の流れを図示しない制御手段によって制御している。
Therefore, in the present embodiment, during dust collection, a dust-collected flow (air flow resulting from dust collection) P in the direction in which the fume F is blown off is generated between the tip of the
いま、溶接ヘッド30の先端とワークWとの間に流れる集塵起因流Pについて検討してみると、集塵起因流Pの向きは、主に次の4つの方向が考えられる。これらの中間の方向も考えられるが、その場合は、次の方向のどれか近い方向に代表させるものとして考える。
Now, considering the dust collection-induced flow P flowing between the tip of the
・「ヘッド前側からヘッド後側へ向かう方向」
・「ヘッド後側からヘッド前側へ向かう方向」
・「ヘッド左側からヘッド右側へ向かう方向」
・「ヘッド右側からヘッド左側へ向かう方向」
これらの4つの方向のうち、図3に示すように、「ヘッド後側からヘッド前側へ向かう方向」に集塵起因流Pを発生させれば、加工点Waから立ち上るヒュームFはレーザ光LBから離れる方向に移動するので、レーザ光LBがヒュームFによって遮蔽される可能性を排除できる。
・ "Direction from head front to head rear"
・ "Direction from head rear to head front"
・ "Direction from the left side of the head to the right side of the head"
・ "Direction from the right side of the head to the left side of the head"
Of these four directions, as shown in FIG. 3, if the dust collection-induced flow P is generated in the “direction from the head rear side to the head front side”, the fume F rising from the processing point Wa is generated from the laser beam LB. Since it moves in the direction away, the possibility that the laser beam LB is shielded by the fume F can be eliminated.
また、図4(a),(b)に示すように、「ヘッド左側からヘッド右側へ向かう方向」あるいは「ヘッド右側からヘッド左側へ向かう方向」に集塵起因流Pを発生させた場合にも、ヒュームFはレーザ光LBから離れる方向に移動するので、レーザ光LBがヒュームFによって遮蔽される可能性を排除できる。 In addition, as shown in FIGS. 4A and 4B, when the dust-collecting flow P is generated in the “direction from the left side of the head to the right side of the head” or “the direction from the right side of the head to the left side of the head”. Since the fume F moves away from the laser beam LB, the possibility that the laser beam LB is shielded by the fume F can be eliminated.
一方、図4(c)に示すように、「ヘッド前側からヘッド後側へ向かう方向」に集塵起因流Pが発生した場合は、ヒュームFがレーザ光LBに近づく方向に移動するので、レーザ光LBがヒュームFによって遮蔽される可能性が大きくなってしまう。 On the other hand, as shown in FIG. 4C, when the dust collection-induced flow P is generated in the “direction from the head front side to the head rear side”, the fume F moves in a direction approaching the laser beam LB. The possibility that the light LB is shielded by the fume F increases.
そこで、溶接ヘッド30の先端とワークWとの間に、「ヘッド前側からヘッド後側へ向かう方向」を除く3つの方向、即ち、「ヘッド後側からヘッド前側へ向かう方向」、「ヘッド左側からヘッド右側へ向かう方向」、「ヘッド右側からヘッド左側へ向かう方向」のいずれかの方向に集塵起因流Pが発生するように、溶接作業部屋10の内部の空気の流れを制御する。そうすることにより、ヒュームFによるレーザ光LBの遮蔽の問題を回避することができる。
Therefore, there are three directions between the front end of the
実験の結果、溶接作業部屋10の内部の空気の流れの向きは、集塵の仕方により変わってくることが分かった。例えば、左右側壁13、14に設けられている第1の外気取入口21と第2の外気取入口22のどちらを使用するかにより、溶接ヘッド30の周囲の集塵起因流Pの向きが逆になることが分かった。
As a result of the experiment, it was found that the direction of the air flow inside the
いま、図5(a),(b)に示すように、作業台50、吸引排気口23、外気取入口21、22が配置されていて、外気取入口21、22のいずれかから外気を取り込み(矢印Aの流れ)、吸引排気口23から溶接作業部屋10内の空気を排気(矢印Bの流れ)する場合について実験してみた。
Now, as shown in FIGS. 5A and 5B, the work table 50, the
その結果、図6(a)に示すように、左側の第1の外気取入口21を使用した場合は、時計回りの集塵起因流Pが溶接ヘッドの周囲に発生する。また、図6(b)に示すように、右側の第2の外気取入口22を使用した場合は、反時計回りの集塵起因流Pが溶接ヘッドの周囲に発生することが確認された。
As a result, as shown in FIG. 6A, when the left first
従って、この集塵起因流Pの方向が、「ヘッド後側からヘッド前側へ向かう方向」、「ヘッド左側からヘッド右側へ向かう方向」、「ヘッド右側からヘッド左側へ向かう方向」のいずれかの方向になるように制御すればよく、「ヘッド前側からヘッド後側へ向かう方向」にならないように制御すればよい。 Therefore, the direction of the dust-collecting flow P is any one of “a direction from the head rear side to the head front side”, “a direction from the head left side to the head right side”, and “a direction from the head right side to the head left side”. And may be controlled so as not to be in the “direction from the head front side to the head rear side”.
言い換えると、溶接ヘッド30の進行方向Eに応じて、溶接ヘッド30の先端とワークWとの間の集塵起因流Pの方向が、「ヘッド前側からヘッド後側へ向かう方向」にならないように、使用する外気取入口21、22を切り替えればよいと言うことになる。
In other words, according to the traveling direction E of the
例えば、溶接ヘッド30の進行方向が溶接作業部屋10の前側から後側への方向、あるいは、後側から前側への方向の場合は、集塵起因流Pの方向が図6(a)の場合も図6(b)の場合もOKであるが、溶接ヘッド30の進行方向が溶接作業部屋10の左右方向の場合は、集塵起因流Pの方向を変更する必要が生じることがある。
For example, when the traveling direction of the
即ち、溶接ヘッド30の進行方向が溶接作業部屋10の右側から左側へ向かう方向である場合は、集塵起因流Pの方向が図6(a)のときは追い風状態になるのでOKであるが、集塵起因流Pの方向が図6(b)のときは向かい風状態になるのでNGである。従ってその場合は、即座に集塵起因流Pの方向が図6(a)の方向になるように、使用する外気取入口を、第2の外気取入口22から第1の外気取入口21に切り替えなくてはならない。
That is, when the traveling direction of the
同様に、溶接ヘッド30の進行方向が溶接作業部屋10の左側から右側へ向かう方向である場合は、集塵起因流Pの方向が図6(b)のときは追い風状態になるのでOKであるが、集塵起因流Pの方向が図6(a)のときは向かい風状態になるのでNGである。従ってその場合は、即座に集塵起因流Pの方向が図6(b)の方向になるように、使用する外気取入口を、第1の外気取入口21から第2の外気取入口22に切り替えなくてはならない。
Similarly, when the traveling direction of the
このように、溶接ヘッド30の先端とワークWとの間に発生する集塵起因流Pの方向を制御することにより、レーザ光LBがヒュームFによって遮蔽される問題をできるだけ回避することができる。従って、溶接熱源であるレーザ光LBを安定してワークWに照射することができて、溶接幅や溶接深さを安定させることができる。
Thus, by controlling the direction of the dust-collecting flow P generated between the tip of the
なお、シールドガスSは、一般にノズルから層流となるように流速を落として排出されることで、ノズルから出た後も、外気の混入を抑制して高濃度のまま溶接部を覆うことができるようにしている。従って、集塵起因流Pは、シールドガスSの流れを遮ったり乱したりすることがないように、流速も、シールドガスSの流速の1/2〜1/10になるようにすることが望ましい。つまり、シールドガスSの流速は、ノズル先端で1〜5m/sが一般的であるから、集塵起因流Pの流速は0.5m/s以下となるようにコントロールするのが望ましい。 Note that the shield gas S is generally discharged from the nozzle at a low flow rate so as to become a laminar flow, and even after exiting the nozzle, it prevents the outside air from being mixed and covers the welded portion with a high concentration. I can do it. Therefore, the flow rate of the dust collection-induced flow P is set to be 1/2 to 1/10 of the flow rate of the shield gas S so that the flow of the shield gas S is not blocked or disturbed. desirable. That is, since the flow rate of the shield gas S is generally 1 to 5 m / s at the nozzle tip, it is desirable to control the flow rate of the dust collection-induced flow P to be 0.5 m / s or less.
また、集塵により発生する気流については、外気取入口21、22の断面積と集塵風量とにより、広範囲に一定の流速と向きを維持できることが分かっているので、使用する外気取入口21、22の切り替えにより、最適な気流の向きを実現できることにより、加工位置による性能のばらつきを少なくすることができる。
In addition, it is known that the air flow generated by dust collection can maintain a constant flow velocity and direction in a wide range by the cross-sectional area of the
次に他の実施形態について簡単に述べる。 Next, another embodiment will be briefly described.
上記第1実施形態では、吸引排気口23を天井壁15に1箇所だけ設け、使用する第1、第2の外気取入口21、22を切り替えることにより、集塵起因流Pの向きを変更するようにしているが、逆に外気吸入口を固定して吸引排気口を切り替えることでも、集塵起因流Pの向きを変更することができる。
In the said 1st Embodiment, the
図7(a),(b)の第2実施形態では、左側壁13のみに外気取入口21を設け、天井壁15の前後方向の半分の位置を挟む前側の位置と後側の位置に、天井壁15の左右方向幅の中間に位置させて、集塵機25につながる吸引排気口23a、23b(23)を配置している。
In the second embodiment shown in FIGS. 7A and 7B, the
この場合、前側の吸引排気口23aを使用するときは、時計回りの集塵起因流Pを発生させることができる。また、後側の吸引排気口23bを使用するときは、反時計回りの集塵起因流Pを発生させることができる。
In this case, when the front suction /
また、図8(a),(b)の第2実施形態では、右側壁14のみに外気取入口22を設け、天井壁15の前後方向の半分の位置を挟む前側の位置と後側の位置に、天井壁15の左右方向幅の中間に位置させて、集塵機25につながる吸引排気口23a、23b(23)を配置している。
Further, in the second embodiment of FIGS. 8A and 8B, the
この場合、前側の吸引排気口23aを使用するときは、反時計回りの集塵起因流Pを発生させることができる。また、後側の吸引排気口23bを使用するときは、時計回りの集塵起因流Pを発生させることができる。
In this case, when the front suction /
従って、必要に応じて、使用する吸引排気口23a、23bを切り替えることによって、集塵起因流Pの方向を制御することにより、ヒュームFがレーザ光LBを遮蔽する問題を回避することができる。
Therefore, the problem that the fume F blocks the laser beam LB can be avoided by controlling the direction of the dust-collecting flow P by switching the suction and
なお、集塵機25が能力が劣化した場合に、外気取入口21、22の実質流路面積をダンパ等でコントロールすることにより、集塵起因流を最適状態に保つことが期待できる。
In addition, when the capacity | capacitance of the
また、上記実施形態では、特に言及しなかったが、溶接ヘッド30にはリモート溶接ヘッドも含まれる。
Further, in the above embodiment, although not specifically mentioned, the
また、本明細書では、上述した「溶接」の言葉の中には、ヒュームが発生する「溶断」も含まれるものとする。 In the present specification, the term “welding” described above includes “melting” in which fume is generated.
また、上記実施形態では、溶接ヘッド30の進行方向を基準にして、ヘッド前側、ヘッド後側、ヘッド左側、ヘッド後側を定義し、ヘッド後側に溶接ヘッド30の軸線51が傾いている場合の集塵起因流Pの方向を述べたが、溶接ヘッド30の傾いている方向を基準にして、集塵起因流の方向を規定してもよい。その場合も、便宜的に溶接ヘッド30の傾いている方向をヘッド後側として、他の方向を定義すれば、上記と同様のことが言える。
In the above embodiment, the head front side, the head rear side, the head left side, and the head rear side are defined on the basis of the traveling direction of the
10 溶接作業部屋
13 左側壁(囲い壁)
14 右側壁(囲い壁)
15 天井壁(囲い壁)
21 第1の外気取入口
22 第2の外気取入口
23,23a,23b 吸引排気口
25 集塵機
30 溶接ヘッド
40 レーザ溶接ロボット(レーザ溶接装置)
P 集塵起因流
W ワーク
Wa 加工点(溶接点)
10
14 Right side wall (enclosure wall)
15 Ceiling wall (enclosure wall)
DESCRIPTION OF
P Dust collection-induced flow W Work Wa Machining point (welding point)
Claims (8)
前記レーザ溶接装置の溶接ヘッドの軸線をワークの表面に垂直な線に対し一定方向に傾けた姿勢で、溶接ヘッドの先端より前記軸線方向に沿ってレーザ光を出射してワークをレーザ溶接する際に、
前記溶接ヘッドの先端とワークとの間に、前記溶接ヘッドを傾けた方向からその反対の方向へ向かう方向、および、前記溶接ヘッドを傾けた方向と直交する方向のいずれかの方向に集塵に起因する空気流が発生するように、前記溶接作業部屋の内部の空気の流れを制御することを特徴とする溶接作業部屋における気流制御方法。 A laser welding device is installed inside the welding work room that has a suction exhaust port and an outside air intake port on the side wall and the ceiling surface, and collects dust in the room environment by forced exhaust from the suction exhaust port. And
When laser welding is performed by emitting laser light along the axial direction from the tip of the welding head in a posture in which the axis of the welding head of the laser welding apparatus is inclined in a certain direction with respect to a line perpendicular to the surface of the workpiece. In addition,
Collects dust between the tip of the welding head and the workpiece in a direction from the direction in which the welding head is inclined to the opposite direction, or in a direction orthogonal to the direction in which the welding head is inclined. An air flow control method in a welding work room, characterized in that the air flow in the welding work room is controlled so that the resulting air flow is generated.
前記溶接ヘッドのワークに対する進行方向をヘッド前側、その反対側をヘッド後側、ヘッド後側からヘッド前側を見たときの左側および右側をそれぞれヘッド左側およびヘッド右側とするとき、
前記溶接ヘッドの軸線を、ワークの表面に垂直な線に対し所定角度ヘッド後側へ傾け、
前記溶接ヘッドの先端とワークとの間に、ヘッド前側からヘッド後側へ向かう方向、ヘッド後側からヘッド前側へ向かう方向、ヘッド左側からヘッド右側へ向かう方向、ヘッド右側からヘッド左側へ向かう方向の4つの方向のうち、ヘッド前側からヘッド後側へ向かう方向を除く3つの方向のいずれかの方向に集塵に起因する空気流が発生するように、前記溶接作業部屋の内部の空気の流れを制御することを特徴とする溶接作業部屋における気流制御方法。 An airflow control method in a welding work room according to claim 1,
When the traveling direction of the welding head with respect to the workpiece is the head front side, the opposite side is the head rear side, and the left side and the right side when the head front side is viewed from the head rear side are the head left side and the head right side, respectively.
Inclining the axis of the welding head to the head rear side by a predetermined angle with respect to a line perpendicular to the surface of the workpiece,
Between the tip of the welding head and the workpiece, a direction from the head front side to the head rear side, a direction from the head rear side to the head front side, a direction from the left side of the head to the right side of the head, and a direction from the right side of the head to the left side of the head. Among the four directions, the air flow inside the welding work chamber is adjusted so that an air flow caused by dust collection is generated in any one of the three directions excluding the direction from the head front side to the head rear side. An airflow control method in a welding work room, characterized by controlling.
天井面の囲い壁に集塵機につながる前記吸引排気口が設けられ、互いに対向する2側面の囲い壁に前記外気取入口がそれぞれ設けられており、使用する前記外気取入口の切り替えにより、前記溶接ヘッドの先端とワークとの間に発生する集塵に起因する空気流の方向を変更することを特徴とする溶接作業部屋における気流制御方法。 An airflow control method in a welding work room according to claim 1 or 2,
The suction exhaust port connected to the dust collector is provided in the enclosure wall of the ceiling surface, and the outside air intake port is provided in each of the two side wall walls facing each other, and the welding head is changed by switching the outside air intake port to be used. An airflow control method in a welding work room, characterized by changing a direction of airflow caused by dust collection generated between a tip of a workpiece and a workpiece.
天井面の囲い壁に集塵機につながる複数の前記吸引排気口が設けられ、側面の囲い壁に前記外気取入口が設けられており、使用する前記吸引排気口の切り替えにより、前記溶接ヘッドの先端とワークとの間に発生する集塵に起因する空気流の方向を変更することを特徴とする溶接作業部屋における気流制御方法。 An airflow control method in a welding work room according to claim 1 or 2,
A plurality of suction exhaust ports connected to a dust collector are provided on the ceiling wall of the ceiling surface, and the outside air intake port is provided on the side wall of the side wall. An airflow control method in a welding work room, characterized by changing a direction of airflow caused by dust collection generated between the workpiece and a workpiece.
該溶接作業部屋の内部に配設されたレーザ溶接装置と、を有し、
該レーザ溶接装置の溶接ヘッドが、軸線をワークの表面に垂直な線に対し一定方向に傾けた姿勢で、溶接ヘッドの先端より前記軸線方向に沿ってレーザ光を出射してワークをレーザ溶接するものとして構成されており、
前記溶接作業部屋には、前記溶接ヘッドの先端とワークとの間に、前記溶接ヘッドを傾けた方向からその反対の方向へ向かう方向、および、前記溶接ヘッドを傾けた方向と直交する方向のいずれかの方向に集塵に起因する空気流が発生するように、前記溶接作業部屋の内部の空気の流れを制御する制御手段が備わっていることを特徴とする溶接作業部屋における気流制御装置。 A welding work room having a suction exhaust port and an outside air intake port on a wall surrounding the side surface and the ceiling surface, and collecting dust in the room environment by forced exhaust from the suction exhaust port;
A laser welding apparatus disposed inside the welding work room,
The welding head of the laser welding apparatus emits a laser beam along the axial direction from the tip of the welding head in a posture in which the axis is inclined in a certain direction with respect to a line perpendicular to the surface of the workpiece, and the workpiece is laser welded. Configured as a thing,
In the welding work room, either the direction from the direction in which the welding head is inclined to the opposite direction or the direction orthogonal to the direction in which the welding head is inclined is provided between the tip of the welding head and the workpiece. An airflow control device in a welding work room, comprising control means for controlling the flow of air inside the welding work room so that an air flow caused by dust collection is generated in that direction.
前記溶接ヘッドのワークに対する進行方向をヘッド前側、その反対側をヘッド後側、ヘッド後側からヘッド前側を見たときの左側および右側をそれぞれヘッド左側およびヘッド右側とするとき、
前記溶接ヘッドの軸線が、ワークの表面に垂直な線に対し所定角度ヘッド後側へ傾けられており、
前記制御手段が、
前記溶接ヘッドの先端とワークとの間に、ヘッド前側からヘッド後側へ向かう方向、ヘッド後側からヘッド前側へ向かう方向、ヘッド左側からヘッド右側へ向かう方向、ヘッド右側からヘッド左側へ向かう方向の4つの方向のうち、ヘッド前側からヘッド後側へ向かう方向を除く3つの方向のいずれかの方向に集塵に起因する空気流が発生するように、前記溶接作業部屋の内部の空気の流れを制御することを特徴とする溶接作業部屋における気流制御装置。 An airflow control device in a welding work room according to claim 5,
When the traveling direction of the welding head with respect to the workpiece is the head front side, the opposite side is the head rear side, and the left side and the right side when the head front side is viewed from the head rear side are the head left side and the head right side, respectively.
The axis of the welding head is inclined to the head rear side by a predetermined angle with respect to a line perpendicular to the surface of the workpiece,
The control means is
Between the tip of the welding head and the workpiece, a direction from the head front side to the head rear side, a direction from the head rear side to the head front side, a direction from the left side of the head to the right side of the head, and a direction from the right side of the head to the left side of the head. Among the four directions, the air flow inside the welding work chamber is adjusted so that an air flow caused by dust collection is generated in any one of the three directions excluding the direction from the head front side to the head rear side. An airflow control device in a welding work room characterized by controlling.
天井面の囲い壁に集塵機につながる前記吸引排気口が設けられ、互いに対向する2側面の囲い壁に前記外気取入口がそれぞれ設けられており、前記制御手段が、使用する前記外気取入口の切り替えにより、前記溶接ヘッドの先端とワークとの間に発生する集塵に起因する空気流の方向を変更することを特徴とする溶接作業部屋における気流制御装置。 An airflow control device in a welding work room according to claim 5 or 6,
The suction exhaust port connected to the dust collector is provided in the enclosure wall of the ceiling surface, the outside air intake port is provided in each of the two side wall walls facing each other, and the control means switches the outside air intake port to be used. The air flow control device in the welding work room is characterized by changing the direction of air flow caused by dust collection generated between the tip of the welding head and the workpiece.
天井面の囲い壁に集塵機につながる複数の前記吸引排気口が設けられ、側面の囲い壁に前記外気取入口が設けられており、前記制御手段が、使用する前記吸引排気口の切り替えにより、前記溶接ヘッドの先端とワークとの間に発生する集塵に起因する空気流の方向を変更することを特徴とする溶接作業部屋における気流制御装置。 An airflow control device in a welding work room according to claim 5 or 6,
A plurality of the suction exhaust ports connected to the dust collector are provided on the ceiling wall of the ceiling surface, the outside air intake port is provided on the side wall of the side wall, and the control means switches the suction exhaust ports to be used by switching the suction exhaust ports to be used. An airflow control device in a welding work room, characterized by changing a direction of airflow caused by dust collection generated between a tip of a welding head and a workpiece.
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