JP2016043409A - Laser welding apparatus and welding method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser welding apparatus and a welding method thereof for enabling stable supply of a filler wire and the welding with reduced welding defects.SOLUTION: There is provided a laser welding apparatus 1 for relatively moving a laser beam radiated to an object to be irradiated while making the laser beam weave, and performing the welding. The laser welding apparatus includes: an optical system 10 for periodically changing an optical path of the laser beam from a laser source, and thus periodically moving the laser beam on the object to be irradiated; movement means for relatively moving the laser beam with respect to the object to be irradiated; a wire supplier 21 for supplying a filler wire 22 over the object to be irradiated; and a wire supply controller 30 for calculating a position where the filler wire is to be supplied, and attitude of the filler wire, and controlling the wire supplier. The optical system includes a light receiving optical system for branching the laser beam returning from the object to be irradiated, toward a direction different from a direction of the laser source, and measuring light intensity. The wire supply controller acquires the change in the light intensity from the light receiving optical system, along the periodic movement of the laser beam, and calculating the position where the filler wire is to be supplied along the weaving and the attitude of the filler wire.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、溶加材としてフィラーワイヤを供給しつつ溶接を行うレーザ溶接装置及びその溶接方法に関し、特に、被照射物に照射したレーザ光にウィービングを与えつつ相対移動させて溶接を行うレーザ溶接装置及びその溶接方法に関する。   The present invention relates to a laser welding apparatus that performs welding while supplying a filler wire as a filler material, and a welding method therefor, and more particularly, laser welding that performs welding by relatively moving while applying weaving to a laser beam irradiated to an irradiation object. The present invention relates to an apparatus and a welding method thereof.

レーザ溶接法は、従来のTIG溶接やMIG溶接などのアーク放電を利用したアーク溶接法と比較して、作業環境における衛生面で優れるとともに、その高いエネルギー密度から溶接部の溶け込み深さを大きくしても熱影響層の幅を小さくできて、接合部の機械的健全性を高め得る。
さらに、レーザ光を光ファイバで導くファイバーレーザ溶接法では、高い品質の安定した光が与え得るとともに、特に、耐振動性や粉塵強度に優れている。
一方で、レーザ溶接法では、レーザ光を集光させてエネルギー密度を高めた径の小さなスポットを溶接線に沿って相対移動させる必要があって、スポット径に合わせて接合部の隙間を小さくしなければならず、溶接部の機械加工やワークの移動といった溶接準備や施工行程に高い加工寸法精度及び移動精度を要求される。
The laser welding method is superior to the arc welding method using arc discharge such as conventional TIG welding and MIG welding in terms of hygiene in the working environment and increases the penetration depth of the weld due to its high energy density. However, the width of the heat-affected layer can be reduced, and the mechanical integrity of the joint can be improved.
Furthermore, the fiber laser welding method in which laser light is guided by an optical fiber can provide high-quality and stable light, and is particularly excellent in vibration resistance and dust strength.
On the other hand, in the laser welding method, it is necessary to relatively move a small-diameter spot whose energy density is increased by condensing laser light along the welding line, and the gap between the joints is reduced according to the spot diameter. Therefore, high machining dimensional accuracy and movement accuracy are required for welding preparation and construction process such as machining of the welded portion and movement of the workpiece.

ところで、アーク溶接法では、幅広のビードを与えるように、溶接方向に対して溶接棒をほぼ直角に交互に動かしながら溶接を行うウィービング溶接法が知られている。これをレーザ溶接法に応用し、レーザビームをウィービングさせてビーム径に対してビード幅を拡大する溶接法も提案されている。   By the way, in the arc welding method, a weaving welding method is known in which welding is performed while alternately moving a welding rod substantially perpendicular to the welding direction so as to give a wide bead. There has also been proposed a welding method in which this is applied to a laser welding method, and the bead width is expanded with respect to the beam diameter by weaving the laser beam.

例えば、特許文献1では、レーザ溶接法の1つであるYAGレーザ溶接にウィービングを導入し、レーザ光の照射範囲を拡げてワークの接合部における隙間を大きくし得るレーザ溶接方法を開示している。詳細には、レーザ光源からの出射方向軸に対して傾斜させてガラス板を配置し、これを該出射方向軸の周囲に回転させると、ガラス板を通過するレーザ光は屈折し、ワーク上に集光して得られるスポットが溶接線の近傍で該出射方向軸を中心に回転移動する。さらに、レーザ光源に対して相対的にワークを溶接線に沿って移動させていくと、溶接線上に連続的に溶着ビードが形成されていく。これによれば、ワークの接合部の隙間が多少大きくとも、集光したレーザ光が全て該接合部の間に照射されてしまうことなく、接合部近傍に溶着ビードを形成できて健全な溶接部を与えるができる。   For example, Patent Document 1 discloses a laser welding method in which weaving is introduced into YAG laser welding, which is one of laser welding methods, and the laser light irradiation range can be expanded to increase the gap at the workpiece joint. . More specifically, when a glass plate is disposed inclining with respect to the emission direction axis from the laser light source and rotated around the emission direction axis, the laser light passing through the glass plate is refracted and is placed on the workpiece. A spot obtained by condensing rotates around the emission direction axis in the vicinity of the weld line. Further, when the work is moved along the weld line relative to the laser light source, weld beads are continuously formed on the weld line. According to this, even if the gap between the joint portions of the workpiece is somewhat large, the welded bead can be formed in the vicinity of the joint portion without irradiating all the collected laser light between the joint portions, and a sound welded portion. Can give.

また、特許文献2では、レーザ溶接法において、フィラーワイヤ(溶加材)を供給しながらウィービングを行うレーザ装置を開示している。一般的に、YAGレーザのビーム径は0.6〜0.8mm程度であって、接合部の隙間は0.1〜0.2mm程度しか許容されないことを述べた上で、レーザ光を螺旋状にウィービングさせながら溶接するレーザ溶接装置を開示している。詳細には、レーザ光源からの出射方向軸に回転可能にガラス板を配置し、ガラス板の出射方向軸に対する取付け角度をワークの隙間の幅に応じて設定できるようにしている。また、レーザ光を出射する加工ヘッドにフィラーワイヤを供給するワイヤ供給装置を組み込んでいる。これにより、ガラス板を回転させながらレーザ光を出射させ、これに対応してワイヤ供給装置でフィラーワイヤを供給しながら加工ヘッドを直進させると螺旋状にウィービングをさせながら溶接できるのである。   Further, Patent Document 2 discloses a laser device that performs weaving while supplying filler wire (a filler metal) in a laser welding method. In general, the beam diameter of a YAG laser is about 0.6 to 0.8 mm, and the gap between the joints is only allowed to be about 0.1 to 0.2 mm. Discloses a laser welding apparatus for welding while weaving. More specifically, a glass plate is disposed so as to be rotatable about the emission direction axis from the laser light source, and the mounting angle of the glass plate with respect to the emission direction axis can be set according to the width of the gap between the workpieces. Further, a wire supply device for incorporating a filler wire into a processing head that emits laser light is incorporated. As a result, when the laser beam is emitted while rotating the glass plate, and the processing head is moved straight while supplying the filler wire by the wire supply device, the welding can be performed while weaving spirally.

特開2000−158170号公報JP 2000-158170 A 特開2003−170284号公報JP 2003-170284 A

レーザ溶接、特に、ファイバーレーザ溶接法は、溶接行程のスピードアップや、溶接製品の品質向上、例えば、溶接部の低歪み化などに適しており、複数の鋼板を接合して高機能性部材を得ようとするテーラードブランク溶接などに利用されている。一方、レーザ光のビーム径が小さく、その中心にフィラーワイヤを連続して供給することが非常に難しい。特に、多量に溶加材の供給が必要となる厚板の接合では問題となる。   Laser welding, especially fiber laser welding, is suitable for speeding up the welding process and improving the quality of welded products, for example, reducing distortion in welds. It is used for tailored blank welding to be obtained. On the other hand, the beam diameter of the laser beam is small, and it is very difficult to continuously supply the filler wire to the center thereof. This is particularly a problem in the joining of thick plates that require a large amount of filler material to be supplied.

また、フィラーワイヤを連続して供給しているうちに、レーザ光のビームスポットの中心からこれが外れてしまうと、溶接欠陥が生じてしまう。そこで自動溶接において、フィラーワイヤの位置ずれ補正機能も要望される。   Moreover, if this is removed from the center of the beam spot of the laser beam while the filler wire is continuously supplied, a welding defect will occur. In view of this, a filler wire displacement correction function is also required in automatic welding.

本発明は、上記したような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、フィラーワイヤを安定して供給できて溶接欠陥の少ない溶接を可能とするレーザ溶接装置及びその溶接方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a laser welding apparatus capable of stably supplying a filler wire and enabling welding with few welding defects, and the welding thereof. It is to provide a method.

本発明によるレーザ溶接装置は、被照射物に照射したレーザ光にウィービングを与えつつ相対移動させて溶接を行うレーザ溶接装置であって、レーザ光源からのレーザ光を前記被照射物の上に集光させるとともに、その光路を周期変化させて前記被照射物の上で周期移動を与える光学系と、前記光学系を前記被照射物に対して相対移動を与える移動手段と、フィラーワイヤを前記被照射物上に供給するワイヤ供給器と、前記フィラーワイヤの供給位置及びその姿勢を算出し前記ワイヤ供給器を制御するワイヤ供給制御部と、を具備し、さらに、前記光学系は前記レーザ光の前記被照射物からの戻り光を前記レーザ光源とは異なる方向へ向けて分岐させこれを受光して光強度を測定する受光光学系を含み、前記ワイヤ供給制御部は、前記受光光学系からの前記光強度の変化を前記周期移動に沿って取得し、前記ウィービングに沿った前記フィラーワイヤの供給位置及びその姿勢を算出することを特徴とする。   A laser welding apparatus according to the present invention is a laser welding apparatus that performs welding by moving a laser beam irradiated to an irradiation object while relatively moving it, and collects laser light from a laser light source on the irradiation object. And an optical system that periodically changes the optical path to provide periodic movement on the irradiated object, moving means that provides relative movement of the optical system with respect to the irradiated object, and a filler wire that includes the filler wire. A wire feeder to be supplied onto the irradiated object, and a wire supply controller for calculating the supply position and posture of the filler wire and controlling the wire feeder, and the optical system A light receiving optical system for branching the return light from the irradiation object in a direction different from the laser light source and receiving the light to measure the light intensity; and the wire supply control unit includes the light receiving light Acquired along a change in the light intensity from the system to the periodic movement, and calculates the supply position and orientation of the filler wire along the weaving.

かかる発明によれば、受光光学系からの光強度の変化により光学系の周期移動に対応する溶接部位置を検出し、ウィービングに沿った溶接部位置を算出し、さらに、フィラーワイヤの姿勢を検出できるから、当該位置にフィラーワイヤを安定して供給できて溶接欠陥の少ない溶接を可能とできるのである。また、一旦、フィラーワイヤの位置が溶接部位置からずれたとしても、また姿勢が変化しても、ウィービングに沿った理想的な溶接部位置での姿勢を戻すことが可能である。   According to this invention, the position of the welded part corresponding to the periodic movement of the optical system is detected by the change in the light intensity from the light receiving optical system, the welded part position along the weaving is calculated, and the attitude of the filler wire is further detected. Therefore, the filler wire can be stably supplied to the position, and welding with few welding defects can be performed. Further, even if the position of the filler wire is deviated from the welded portion position, even if the posture is changed, the posture at the ideal welded portion position along the weaving can be returned.

上記した発明において、前記ワイヤ供給制御部は、前記光学系による前記周期移動を示す周期移動ベクトルと、前記移動手段による前記相対移動を示す相対移動ベクトルとの和から前記ウィービングに沿った位置を算出することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、光学系の周期移動に対応する溶接部位置を検出すれば、周期移動ベクトルと相対移動ベクトルとから、ウィービングに沿った溶接部位置を容易に算出できるから、当該位置にフィラーワイヤを安定して供給できて溶接欠陥の少ない溶接を可能とできるのである。また、容易にフィラーワイヤの位置ずれを補正できるのである。   In the above-described invention, the wire supply control unit calculates a position along the weaving from a sum of a periodic movement vector indicating the periodic movement by the optical system and a relative movement vector indicating the relative movement by the moving unit. It may be characterized by. According to this invention, if the weld position corresponding to the periodic movement of the optical system is detected, the weld position along the weaving can be easily calculated from the periodic movement vector and the relative movement vector. The wire can be supplied stably and welding with few welding defects can be realized. Further, the positional deviation of the filler wire can be easily corrected.

上記した発明において、前記周期移動は円周移動であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、光学系の周期移動に対応する溶接部位置を容易に算出できて、ウィービングに沿った溶接部位置にフィラーワイヤを安定して供給できて溶接欠陥の少ない溶接を可能とできるのである。   In the above-described invention, the periodic movement may be a circumferential movement. According to this invention, the weld position corresponding to the periodic movement of the optical system can be easily calculated, the filler wire can be stably supplied to the weld position along the weaving, and welding with few welding defects can be achieved. It is.

また、本発明によるレーザ溶接方法は、被照射物に照射したレーザ光にウィービングを与えつつ相対移動させて溶接を行うレーザ溶接方法であって、レーザ光源からのレーザ光を前記被照射物の上に集光させるとともに、その光路を周期変化させて前記被照射物の上で周期移動を与える光学系と、前記光学系を前記被照射物に対して相対移動を与える移動手段と、フィラーワイヤを前記被照射物上に供給するワイヤ供給器と、前記フィラーワイヤの供給位置及びその姿勢を算出し前記ワイヤ供給器を制御するワイヤ供給制御部と、を具備し、さらに、前記光学系は前記レーザ光の前記被照射物からの戻り光を前記レーザ光源とは異なる方向へ向けて分岐させこれを受光して光強度を測定する受光光学系を含み、前記ワイヤ供給制御部は、前記受光光学系からの前記光強度の変化を前記周期移動に沿って取得し、前記ウィービングに沿った前記フィラーワイヤの供給位置及びその姿勢を算出することを特徴とする。   The laser welding method according to the present invention is a laser welding method in which welding is performed by moving the laser beam irradiated to the irradiated object while weaving the laser beam, and the laser beam from the laser light source is applied to the irradiated object. And an optical system that periodically changes the optical path thereof to periodically move the irradiated object, a moving means that moves the optical system relative to the irradiated object, and a filler wire. A wire feeder for supplying the object to be irradiated; and a wire supply controller for calculating the supply position and posture of the filler wire and controlling the wire feeder; and the optical system further comprises the laser. A light receiving optical system for branching the return light from the irradiated object in a direction different from that of the laser light source and receiving the light to measure the light intensity; A change in the light intensity from the light optical system acquired along the periodic movement, and calculates the supply position and orientation of the filler wire along the weaving.

かかる発明によれば、受光光学系からの光強度の変化により光学系の周期移動に対応する溶接部位置を検出しウィービングに沿った溶接部位置を算出し、さらに、フィラーワイヤの姿勢を検出できるから、当該位置にフィラーワイヤを安定して供給できて溶接欠陥の少ない溶接を可能とできるのである。また、一旦、フィラーワイヤの位置が溶接部位置からずれたとしても、また姿勢が変化しても、ウィービングに沿った理想的な溶接部位置での姿勢を戻すことが可能である。   According to this invention, it is possible to detect the weld position corresponding to the periodic movement of the optical system based on the change in the light intensity from the light receiving optical system, calculate the weld position along the weaving, and further detect the orientation of the filler wire. Therefore, the filler wire can be stably supplied to the position, and welding with few welding defects can be performed. Further, even if the position of the filler wire is deviated from the welded portion position, even if the posture is changed, the posture at the ideal welded portion position along the weaving can be returned.

上記した発明において、前記ワイヤ供給制御部は、前記光学系による前記周期移動を示す周期移動ベクトルと、前記移動手段による前記相対移動を示す相対移動ベクトルとの和から前記ウィービングに沿った位置を算出することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、光学系の周期移動に対応する溶接部位置を検出すれば、周期移動ベクトルと相対移動ベクトルとからウィービングに沿った溶接部位置を容易に算出できるから、当該位置にフィラーワイヤを安定して供給できて溶接欠陥の少ない溶接を可能とできるのである。また、容易にフィラーワイヤの位置ずれを補正できるのである。   In the above-described invention, the wire supply control unit calculates a position along the weaving from a sum of a periodic movement vector indicating the periodic movement by the optical system and a relative movement vector indicating the relative movement by the moving unit. It may be characterized by. According to this invention, if the weld position corresponding to the periodic movement of the optical system is detected, the weld position along the weaving can be easily calculated from the periodic movement vector and the relative movement vector. Can be stably supplied, and welding with few welding defects can be realized. Further, the positional deviation of the filler wire can be easily corrected.

上記した発明において、前記周期移動は円周移動であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、光学系の周期移動に対応する溶接部位置を容易に算出できて、ウィービングに沿った溶接部位置にフィラーワイヤを安定して供給できて溶接欠陥の少ない溶接を可能とできるのである。   In the above-described invention, the periodic movement may be a circumferential movement. According to this invention, the weld position corresponding to the periodic movement of the optical system can be easily calculated, the filler wire can be stably supplied to the weld position along the weaving, and welding with few welding defects can be achieved. It is.

本発明におけるレーザ溶接装置の要部のブロック図である。It is a block diagram of the principal part of the laser welding apparatus in this invention. レーザ光のウィービングを示す図である。It is a figure which shows the weaving of a laser beam. 制御部の動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of a control part. フィラーワイヤとスポットとの関係を示す上面図である。It is a top view which shows the relationship between a filler wire and a spot. フィラーワイヤとスポットとの関係を示す上面図である。It is a top view which shows the relationship between a filler wire and a spot. フィラーワイヤとレーザ光との関係を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the relationship between a filler wire and a laser beam.

まず、本発明の1つの実施例によるレーザ溶接装置について、図1を用いて、その詳細を説明する。   First, the details of a laser welding apparatus according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1に示すように、レーザ溶接装置1は、溶接物(被照射物)50に照射したレーザ光にウィービングを与えつつ、互いに相対移動させて溶接を行うレーザ溶接装置であって、レーザ光を投射する投射部として光軸Cを有する光学系10を図示しないヘッド部の筐体内部に収容している。   As shown in FIG. 1, a laser welding apparatus 1 is a laser welding apparatus that performs welding by moving relative to each other while applying a weaving to a laser beam irradiated to a welded object (irradiation object) 50. An optical system 10 having an optical axis C as a projection unit for projection is accommodated inside a housing of a head unit (not shown).

光学系10は、図示しないレーザ光源からのレーザ光を導き出射する光ファイバ11と、出射されたレーザ光を透過させつつ屈折させる透明板12と、透明板12を保持し光軸Cを中心に回転自在な円筒部材13と、透明板12を透過したレーザ光を平行光に変換するコリメートレンズ14と、平行化されたレーザ光を集光する集光レンズ15とを備える。これら光学系10は、後述する溶接物50に対してヘッド部と共に相対的に移動可能である。   The optical system 10 includes an optical fiber 11 that guides and emits laser light from a laser light source (not shown), a transparent plate 12 that transmits and refracts the emitted laser light, a transparent plate 12 that holds the transparent plate 12 and that has an optical axis C as a center. A rotatable cylindrical member 13, a collimating lens 14 that converts laser light transmitted through the transparent plate 12 into parallel light, and a condensing lens 15 that condenses the collimated laser light are provided. These optical systems 10 are relatively movable together with the head portion with respect to the welded object 50 described later.

光ファイバ11は、ファイバーレーザ発振器やYAGレーザ発振器などの図示しない公知のレーザ光源(発振器)に光学的に接続され、レーザ光を光軸Cに沿って出射できる。ファイバーレーザ発振器を用いれば、溶接の溶け込み深さをより深くするとともに熱影響層の幅を小さくでき得て好ましい。透明板12は光軸Cに対して傾斜した主面を有するガラス板であり、好ましくはオプティカルパラレルを使用し得る。透明板12の詳細についてはまた後述する。   The optical fiber 11 is optically connected to a known laser light source (oscillator) (not shown) such as a fiber laser oscillator or a YAG laser oscillator, and can emit laser light along the optical axis C. Use of a fiber laser oscillator is preferable because it can deepen the penetration depth of welding and reduce the width of the heat-affected layer. The transparent plate 12 is a glass plate having a main surface inclined with respect to the optical axis C, and preferably an optical parallel can be used. Details of the transparent plate 12 will be described later.

集光レンズ15を透過して光投射部である光学系10から出射されたレーザ光は、集光レンズ15の焦点近傍において溶接物50に照射され、溶接物50の表面にレーザ光の照射によるスポットS(図2参照)を形成するとともに、スポットSによって溶接物50の表面近傍を溶融させて溶接を可能とする。   Laser light transmitted through the condensing lens 15 and emitted from the optical system 10 that is a light projection unit is irradiated onto the welded object 50 in the vicinity of the focal point of the condensing lens 15, and the surface of the welded object 50 is irradiated with the laser light. A spot S (see FIG. 2) is formed, and the vicinity of the surface of the welded article 50 is melted by the spot S to enable welding.

光学系10は、さらに、コリメートレンズ14及び集光レンズ15の間に挿入されてヘッド部の筐体に固定されたビームサンプラ16と、感光素子17とからなる受光光学系を含む。ビームサンプラ16は光軸Cに対して傾斜して設けられた透明なガラス板であり、レーザ光の入射側(上側)の面に反射防止膜をコートされている。これにより、ビームサンプラ16は、コリメートレンズ14からの平行化されたレーザ光を透過させ、一方で、溶融部の近傍からの戻り光、特に、スポットSや後述するフィラーワイヤ22からのレーザ光の反射光を光源とは異なる方向である感光素子17へ向けて分岐するよう反射させる。   The optical system 10 further includes a light receiving optical system including a beam sampler 16 inserted between the collimating lens 14 and the condenser lens 15 and fixed to the housing of the head unit, and a photosensitive element 17. The beam sampler 16 is a transparent glass plate provided to be inclined with respect to the optical axis C, and an antireflection film is coated on the incident side (upper side) of the laser beam. As a result, the beam sampler 16 transmits the collimated laser light from the collimating lens 14, while returning light from the vicinity of the melted portion, particularly laser light from the spot S and a filler wire 22 described later. The reflected light is reflected so as to be branched toward the photosensitive element 17 in a direction different from the light source.

感光素子17は、ビームサンプラ16からの戻り光、すなわち、溶融部の近傍からの光を受光して光強度を測定可能であり、スポットSからのレーザ光の反射光の変化を検知可能である。なお、波長選択フィルタを介在させて、レーザ光の反射光だけを検知するようにしてもよい。ここで、固定されたビームサンプラ16は、コリメートレンズ14からの平行化されたレーザ光を透過させるときに屈折させ且つ偏心させる。かかる偏心は常に一定であるので、説明を簡略化するために以降の説明においては偏心が無いものとする。   The photosensitive element 17 can receive the return light from the beam sampler 16, that is, the light from the vicinity of the melted part and measure the light intensity, and can detect the change in the reflected light of the laser light from the spot S. . Note that only the reflected light of the laser beam may be detected by interposing a wavelength selection filter. Here, the fixed beam sampler 16 is refracted and decentered when the collimated laser light from the collimating lens 14 is transmitted. Since such eccentricity is always constant, it will be assumed that there is no eccentricity in the following description in order to simplify the description.

上記したスポットSの直上近傍、すなわち集光レンズ15の焦点近傍には、フィラーワイヤ22の先端部を位置させるようにワイヤ供給部20が備えられる。ワイヤ供給部20はフィラーワイヤ22の先端部近傍をスライド可能に保持するワイヤ供給器21を含む。フィラーワイヤ22は例えば巻線の形状で送り機構24に取り付けられ、送り機構24によって先端側に向けて送出される。また、ワイヤ供給器21は移動機構23によって支持され、フィラーワイヤ22の延びる方向に交差する平面上を2軸移動可能である。例えば、図1の紙面上において上下方向及び手前奥方向(フィラーワイヤ22の送出方向に対して左右方向)に移動可能である。送り機構24及び移動機構23はそれぞれヘッド部に取り付けられ、ヘッド部と共に溶接物50に対して相対的に平行移動可能である。   Near the above spot S, that is, in the vicinity of the focal point of the condenser lens 15, a wire supply unit 20 is provided so that the tip of the filler wire 22 is positioned. The wire supply unit 20 includes a wire supply unit 21 that slidably holds the vicinity of the distal end portion of the filler wire 22. The filler wire 22 is attached to the feed mechanism 24 in the form of a winding, for example, and is sent out toward the distal end side by the feed mechanism 24. The wire feeder 21 is supported by a moving mechanism 23 and can move in two axes on a plane that intersects the direction in which the filler wire 22 extends. For example, it is possible to move in the up and down direction and the front and back direction (left and right direction with respect to the feeding direction of the filler wire 22) on the paper surface of FIG. The feed mechanism 24 and the moving mechanism 23 are each attached to the head portion, and can move relatively in parallel with the weldment 50 together with the head portion.

ここで、透明板12は、両主面を互いに平行にするとともに光軸Cに対して傾斜させているので、光ファイバ11から出射されたレーザ光を光軸Cに対して偏心させるように屈折させる。また、透明板12は、ヘッド部の筐体に対して光軸Cを中心として回転可能な円筒部材13に取り付けられている。円筒部材13は回転機構25によって一定速度での回転運動を可能とし、これにより透明板12も光軸C周りに一定速度で回転運動可能である。これにより、レーザ光は光軸Cに対して所定の幅で偏心するとともに、その偏心方向を光軸Cの周りに回転可能とされる。これによって集光レンズ15を透過したレーザ光は、溶接物50上に形成させるスポットSを光軸Cの周りに回転させ得る。なお、透明板12の光軸Cに対する傾斜角度は、後述するウィービングの幅に応じて適宜設定される。   Here, the transparent plate 12 has both main surfaces parallel to each other and inclined with respect to the optical axis C, so that the laser beam emitted from the optical fiber 11 is refracted so as to be eccentric with respect to the optical axis C. Let The transparent plate 12 is attached to a cylindrical member 13 that can rotate around the optical axis C with respect to the housing of the head portion. The cylindrical member 13 can be rotated at a constant speed by the rotation mechanism 25, whereby the transparent plate 12 can also be rotated around the optical axis C at a constant speed. Thus, the laser beam is decentered with a predetermined width with respect to the optical axis C, and the eccentric direction can be rotated around the optical axis C. As a result, the laser light transmitted through the condenser lens 15 can rotate the spot S formed on the welded object 50 around the optical axis C. The inclination angle of the transparent plate 12 with respect to the optical axis C is appropriately set according to the width of the weaving described later.

また、円筒部材13には、円筒部材13及び透明板12の光軸Cを中心とする回転角度を測定する角度センサ26が取り付けられている。角度センサ26は後述する制御部30に透明板12の光軸Cに対する回転角度を示す信号を逐次送信できるよう接続される。角度センサ26を設ける代わりに、回転機構25にステッピングモータ等の所定の回転角度に制御できる機構を用い、後述する制御部30からの信号に基づいて回転角度を制御させるようにしてもよい。   The cylindrical member 13 is attached with an angle sensor 26 that measures a rotation angle about the optical axis C of the cylindrical member 13 and the transparent plate 12. The angle sensor 26 is connected to a control unit 30 described later so that a signal indicating a rotation angle of the transparent plate 12 with respect to the optical axis C can be transmitted sequentially. Instead of providing the angle sensor 26, a mechanism capable of controlling the rotation mechanism 25 to a predetermined rotation angle such as a stepping motor may be used, and the rotation angle may be controlled based on a signal from the control unit 30 described later.

レーザ溶接装置1は、さらに、パターン判定手段31及びワイヤ制御手段32を含む制御部30を備える。制御部30はコンピュータによって構成され、所定のプログラムを実行することでパターン判定手段31及びワイヤ制御手段32として機能する。制御部30は、図示しない記憶手段や入出力手段をさらに備え、記憶手段に後述する基準パターン等を記憶させている。パターン判定手段31及びワイヤ制御手段32の詳細については後述する。   The laser welding apparatus 1 further includes a control unit 30 including a pattern determination unit 31 and a wire control unit 32. The control unit 30 is configured by a computer, and functions as a pattern determination unit 31 and a wire control unit 32 by executing a predetermined program. The control unit 30 further includes storage means and input / output means (not shown), and stores a later-described reference pattern and the like in the storage means. Details of the pattern determination unit 31 and the wire control unit 32 will be described later.

制御部30は、移動機構23及び送り機構24に接続され、ワイヤ制御手段32による出力信号によって移動機構23及び送り機構24の動作を制御できる。なお、光学系10を支持する筐体やその他レーザ溶接装置1の構造部材等は公知であるので説明及び図示を省略する。   The control unit 30 is connected to the moving mechanism 23 and the feeding mechanism 24 and can control operations of the moving mechanism 23 and the feeding mechanism 24 by an output signal from the wire control means 32. In addition, since the housing | casing which supports the optical system 10, and other structural members of the laser welding apparatus 1 are well-known, description and illustration are abbreviate | omitted.

次に、上記したレーザ溶接装置1の動作について、図3に沿って、適宜、図1乃至図6を用いて説明する。   Next, the operation of the laser welding apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 6 as appropriate along FIG.

まず、制御部30は、感光素子17によって、レーザ光の反射光を検出する(S1)。   First, the control unit 30 detects reflected light of the laser beam by the photosensitive element 17 (S1).

ここで、スポットSは、透明板12によって光軸Cに対してレーザ光を所定距離(半径r)だけ偏心させ、回転機構25によって円筒部材13に取り付けられた透明板12を光軸Cの周りで回転させる。これにより、透明板12の回転に合わせて、スポットSは光軸Cの周りに半径r(直径d)で回転移動する。また、ヘッド部の溶接物50に対する相対的な平行移動に合わせて、光軸Cは溶接物50に対して平行移動する。つまり、スポットSの位置は、初期位置から、周期(回転)移動ベクトルと相対(直線)移動ベクトルとの和で表される位置に移動する。かかる溶接物50に対して光軸Cが平行移動しつつ、その周りをスポットSが回転移動するウィービングにより、スポットSの径よりも大きな幅Wの隙間を有する接合部においての溶接を可能とする。   Here, the spot S causes the transparent plate 12 to decenter the laser beam by a predetermined distance (radius r) with respect to the optical axis C, and causes the transparent plate 12 attached to the cylindrical member 13 by the rotation mechanism 25 to move around the optical axis C. Rotate with. Thus, the spot S rotates around the optical axis C with a radius r (diameter d) in accordance with the rotation of the transparent plate 12. Further, the optical axis C translates relative to the weldment 50 in accordance with the relative translation of the head portion relative to the weldment 50. That is, the position of the spot S moves from the initial position to a position represented by the sum of a period (rotation) movement vector and a relative (straight line) movement vector. Welding in which the optical axis C translates relative to the weld 50 and the spot S rotates around the optical axis C enables welding at a joint having a gap having a width W larger than the diameter of the spot S. .

感光素子17は、スポットS近傍からのレーザ光の戻り光(反射光)を検出し、電気信号に変えて制御部30に逐次送信する。レーザ光の戻り光だけを検出したい場合においては、レーザ光の波長を選択するフィルタを光路に介在させるとよい。なお、波長選択フィルタを変更し、併せて溶融部から発生する光を検出するようにしてもよい。   The photosensitive element 17 detects the return light (reflected light) of the laser light from the vicinity of the spot S, and sequentially transmits it to the control unit 30 instead of an electric signal. When it is desired to detect only the return light of the laser beam, a filter for selecting the wavelength of the laser beam may be interposed in the optical path. Note that the wavelength selection filter may be changed to detect light generated from the melting portion.

次いで、制御部30は、パターン判定手段31によって反射光を基準パターンと比較する(S2)。基準パターンは、溶接を安定して行い得る理想的なフィラーワイヤ22の位置に対応して得られる反射光の典型的なパターンであり、実験的に求められる。また、シミュレーションなどによってもよい。感光素子17で受光した光量の光量変化を基準パターンと比較し、制御部30はパターン判定手段31によってフィラーワイヤ22の位置を推定し、及び/又はその姿勢を推定する。   Next, the control unit 30 compares the reflected light with the reference pattern by the pattern determination unit 31 (S2). The reference pattern is a typical pattern of reflected light obtained corresponding to the ideal position of the filler wire 22 where welding can be stably performed, and is obtained experimentally. Further, simulation may be used. The change in the amount of light received by the photosensitive element 17 is compared with the reference pattern, and the control unit 30 estimates the position of the filler wire 22 and / or estimates its posture by the pattern determination unit 31.

なお、スポットSのウィービングに沿った反射光の光量変化を基準パターンに設定するにあたって、ウィービングは上記したように周期移動と相対移動の和であり、周期移動に対する反射光の光量変化の基準パターンを設定すれば、これを相対移動させることでウィービングに沿った反射光の光量変化を基準パターンに設定できる。さらに、周期移動が光軸Cの周りでの一定速度での回転の場合、基準パターンは回転角度に対応して変化する光量変化パターンとなる。   When setting the change in the amount of reflected light along the weaving of the spot S as the reference pattern, the weaving is the sum of the periodic movement and the relative movement as described above, and the reference pattern of the change in the amount of reflected light with respect to the periodic movement is used. If set, the relative amount of this can be moved to set the change in the amount of reflected light along the weaving as the reference pattern. Further, when the periodic movement is rotation at a constant speed around the optical axis C, the reference pattern is a light quantity change pattern that changes in accordance with the rotation angle.

例えば、図4に示すように、透明板12の回転角度がθ1のとき、安定して溶接を行い得るフィラーワイヤ22の典型的な仮想フィラーワイヤ位置22(θ1)が設定され、基準パターンはかかる仮想フィラーワイヤ位置22(θ1)とスポットSとの位置関係に対応したレーザ光の反射光の光量をあらかじめ規定しておくのである。   For example, as shown in FIG. 4, when the rotation angle of the transparent plate 12 is θ1, a typical virtual filler wire position 22 (θ1) of the filler wire 22 that can be stably welded is set, and the reference pattern is applied. The amount of reflected light of the laser beam corresponding to the positional relationship between the virtual filler wire position 22 (θ1) and the spot S is defined in advance.

図4の場合、実際のフィラーワイヤ22のスポットSを横切る面積は、仮想フィラーワイヤ位置22(θ1)のスポットSを横切る面積よりも大きく、フィラーワイヤ22からの反射光は基準パターンよりも光量が大きくなる。パターン判定手段31は基準パターンと光量を比較し、フィラーワイヤ22の位置を推定する。なお、スポットSがフィラーワイヤ22の左右どちら側にあるかは、スポットSの回転方向及び回転角度とそれまでの光量の変化の履歴からパターンとして判定可能である。   In the case of FIG. 4, the area crossing the spot S of the actual filler wire 22 is larger than the area crossing the spot S of the virtual filler wire position 22 (θ1), and the reflected light from the filler wire 22 has a light amount larger than that of the reference pattern. growing. The pattern determination unit 31 compares the light amount with the reference pattern, and estimates the position of the filler wire 22. Note that whether the spot S is on the left or right side of the filler wire 22 can be determined as a pattern from the rotation direction and rotation angle of the spot S and the history of changes in the amount of light thus far.

また、図5に示すように、透明板12の回転角度がθ2のとき、安定して溶接を行い得るフィラーワイヤ22の典型的な仮想フィラーワイヤ位置22(θ2)が設定され、その先端部においてスポットSを完全に横切る位置であるとする。このとき回転角度θ2はフィラーワイヤ22の送出方向に対して0度である。これに対し、実際のフィラーワイヤ22の位置がスポットSの一部のみを横切るとき、フィラーワイヤ22からのレーザ光の反射光の光量は基準パターンよりも小さくなる。これによってフィラーワイヤ22の先端部が仮想フィラーワイヤ位置22(θ2)の先端部に対して送出方向と反対側に位置しており、送出される長さが短いことを判定可能である。   Also, as shown in FIG. 5, when the rotation angle of the transparent plate 12 is θ2, a typical virtual filler wire position 22 (θ2) of the filler wire 22 that can be stably welded is set, and at the tip thereof It is assumed that the position completely crosses the spot S. At this time, the rotation angle θ2 is 0 degree with respect to the delivery direction of the filler wire 22. On the other hand, when the actual position of the filler wire 22 crosses only a part of the spot S, the amount of reflected light of the laser light from the filler wire 22 becomes smaller than the reference pattern. As a result, it is possible to determine that the distal end portion of the filler wire 22 is located on the opposite side of the delivery direction with respect to the distal end portion of the virtual filler wire position 22 (θ2) and the delivery length is short.

さらに、図6(a)を参照すると、図5と同じ回転角度θ2において、仮想フィラーワイヤ位置22(θ2)はレーザ光の焦点Fに近い位置であって、このときの反射光量を基準パターンとする。すなわち、安定して溶接を行い得る典型的な位置である仮想フィラーワイヤ位置22(θ2)には、直径d(θ2)のスポットが形成される。これに対し、実際のフィラーワイヤ22の位置が焦点Fから離間した位置にあると、直径d(θ2)よりも大きな直径dのスポットが形成される。このとき直径d(θ2)のスポットからの反射光に対し、直径dのスポットからの反射光は分散し光量が小さくなる。つまり、レーザ光の焦点Fからの距離の違いによっても反射光の光量差を検出でき、フィラーワイヤ22の位置を推定できる。このとき、焦点Fから上下どちら側にずれているかについては、焦点Fを上下に移動させてその変化で判定するなどの方法を採用し得る。また、溶接用のレーザ光の反射光によるものとは別に、フィラーワイヤ22の先端部の高さを測定するセンサを設けてもよい。   Further, referring to FIG. 6A, at the same rotation angle θ2 as in FIG. 5, the virtual filler wire position 22 (θ2) is a position close to the focal point F of the laser light, and the amount of reflected light at this time is defined as a reference pattern. To do. That is, a spot having a diameter d (θ2) is formed at a virtual filler wire position 22 (θ2), which is a typical position where welding can be performed stably. On the other hand, when the actual filler wire 22 is positioned away from the focal point F, a spot having a diameter d larger than the diameter d (θ2) is formed. At this time, the reflected light from the spot of diameter d (θ2) is dispersed and the amount of light is reduced. That is, the difference in the amount of reflected light can be detected by the difference in the distance from the focal point F of the laser light, and the position of the filler wire 22 can be estimated. At this time, as to whether the focus F is deviated upward or downward, a method such as determining the change by moving the focus F up and down can be adopted. Further, a sensor that measures the height of the tip of the filler wire 22 may be provided separately from the reflected laser light for welding.

また、図6(b)を参照すると、フィラーワイヤ22の高さが上記と同様の場合、フィラーワイヤ22によってレーザ光の反射光を得られる回転角度の範囲は、仮想フィラーワイヤ位置22’に比べて広くなる。これによってもフィラーワイヤ22の焦点Fからの距離、すなわちフィラーワイヤ22の位置を推定できる。   Further, referring to FIG. 6B, when the height of the filler wire 22 is the same as described above, the range of the rotation angle at which the reflected light of the laser beam can be obtained by the filler wire 22 is compared with the virtual filler wire position 22 ′. Become wider. This also makes it possible to estimate the distance of the filler wire 22 from the focal point F, that is, the position of the filler wire 22.

再び図3を参照すると、制御部30はワイヤ制御手段32によって推定されたフィラーワイヤ22の位置からワイヤ供給部20の動作についての制御内容を決定する(S3)。つまり、上記基準パターンと感光素子17によって受光した光量のパターンとの差異に基づき、かかる差異を小さくするように制御内容を決定するのである。   Referring to FIG. 3 again, the control unit 30 determines the control content for the operation of the wire supply unit 20 from the position of the filler wire 22 estimated by the wire control means 32 (S3). That is, based on the difference between the reference pattern and the light quantity pattern received by the photosensitive element 17, the control content is determined so as to reduce the difference.

図4のような場合、基準パターンに比べて光量が大きいから、基準パターンに合わせるよう、光量を小さくさせる方向へフィラーワイヤ22を移動させる。スポットSがフィラーワイヤ22の左右どちら側にあるかは、回転方向及び回転角度とそれまでの光量の変化の履歴から判定可能である。このとき、感光素子17によって受光した光量は、透明板12の1回転の周期移動に亘るパターンとして基準パターンと比較し、また逐次基準パターンと比較してもよい。つまり、受光した光量は任意の時間間隔のパターンとできて、これを基準パターンと比較し得る。   In the case as shown in FIG. 4, since the light amount is larger than that of the reference pattern, the filler wire 22 is moved in the direction of decreasing the light amount so as to match the reference pattern. Whether the spot S is on the left or right side of the filler wire 22 can be determined from the history of changes in the rotation direction and angle and the amount of light thus far. At this time, the amount of light received by the photosensitive element 17 may be compared with a reference pattern as a pattern over a period of one rotation of the transparent plate 12 or sequentially with a reference pattern. That is, the received light quantity can be a pattern with an arbitrary time interval, and this can be compared with the reference pattern.

制御部30は、決定された制御内容に基づき、ワイヤ制御手段32によって安定して溶接を行い得る典型的な位置にフィラーワイヤ22を戻すよう、ワイヤ供給部20に制御信号を送信する(S4)。すなわち、移動機構23に対してフィラーワイヤ22を上下方向及び左右方向にそれぞれ移動させる信号を送信し、送り機構24に対してフィラーワイヤ22の送り速度を変化させるのである。これによってワイヤ供給器21の位置を移動させ、フィラーワイヤ22の送り速度を変化させ得る。   The control unit 30 transmits a control signal to the wire supply unit 20 so as to return the filler wire 22 to a typical position where welding can be stably performed by the wire control unit 32 based on the determined control content (S4). . That is, a signal for moving the filler wire 22 in the vertical direction and the horizontal direction is transmitted to the moving mechanism 23, and the feeding speed of the filler wire 22 is changed to the feeding mechanism 24. Thereby, the position of the wire feeder 21 can be moved, and the feeding speed of the filler wire 22 can be changed.

以上のように、本実施例によれば、感光素子17の受けた光量変化パターンと基準パターンとの差異を小さくするよう、ワイヤ供給部20の動作を制御し、溶接欠陥の少ない安定した溶接を可能とする。また、透明板12の回転によるウィービングであれば、スポットSの回転角度、すなわち透明板12の回転角度に基づいて基準パターンとの比較が可能であり、かかる回転角度に基づいてワイヤ供給部20を制御し得る。   As described above, according to the present embodiment, the operation of the wire supply unit 20 is controlled so as to reduce the difference between the light quantity change pattern received by the photosensitive element 17 and the reference pattern, and stable welding with few welding defects is performed. Make it possible. Further, if weaving is performed by rotating the transparent plate 12, the reference pattern can be compared based on the rotation angle of the spot S, that is, the rotation angle of the transparent plate 12, and the wire supply unit 20 can be connected based on the rotation angle. It can be controlled.

ワイヤ供給部20は、送り速度を変化させ上下左右方向に移動するが、フィラーワイヤ22の巻癖などが一定しているなど、安定した供給が可能であるなら、例えば、送り速度及び左右方向の制御や、送り速度だけの制御としてもよい。   The wire supply unit 20 moves in the up / down / left / right direction while changing the feed speed. If stable feeding is possible, for example, the winding of the filler wire 22 is constant, for example, the feed speed and the left / right direction can be changed. Control or control of only the feed rate may be possible.

ワイヤ供給部20の制御について、ウィービングに追従するように制御してもよい。例えば、常にスポットSの中心をフィラーワイヤ22の先端部に位置させるよう制御し、また、ウィービングの幅(直径d)に対して狭い範囲でフィラーワイヤ22を左右に振動させつつウィービングに追従させてもよい。   The control of the wire supply unit 20 may be controlled to follow the weaving. For example, the center of the spot S is always controlled to be positioned at the tip of the filler wire 22, and the filler wire 22 is caused to follow the weaving while vibrating the filler wire 22 left and right within a narrow range with respect to the width (diameter d) of the weaving. Also good.

また、基準パターンとの光量の比較において、例えば、図4や図5を参照すると、フィラーワイヤ22がスポットSを横切る(スポットSがフィラーワイヤ22上に形成される)位置の回転角度の範囲が所定の範囲に入っていれば正常と判定し、例えば90度の位置において横切っていればフィラーワイヤ22の横方向へのずれによるエラー、180度の位置においても横切っていればフィラーワイヤ22の未溶融によるエラーと判定することもできる。   In comparison of the amount of light with the reference pattern, for example, referring to FIG. 4 and FIG. 5, the range of the rotation angle of the position where the filler wire 22 crosses the spot S (the spot S is formed on the filler wire 22) is If it is within a predetermined range, it is determined as normal. For example, if it crosses at a position of 90 degrees, an error due to the lateral displacement of the filler wire 22 occurs. It can also be determined as an error due to melting.

また、光学系10は、光軸に対して偏心した集光レンズを光軸の周りに回転させるようにしても同様のウィービングを行うことができる。また、ウィービングは、一定の規則性を有していればよく、例えば溶接方向に対して左右に振動させてもよい。この場合、基準パターンは振動角に基づくものとなる。   Further, the optical system 10 can perform the same weaving by rotating a condensing lens decentered with respect to the optical axis around the optical axis. Further, the weaving only needs to have a certain regularity, and for example, it may be vibrated left and right with respect to the welding direction. In this case, the reference pattern is based on the vibration angle.

また、ビームサンプラ16及び感光素子17からなる受光部は、ヘッド部の筐体外部に設けて光軸Cに対して角度を与えても良い。レーザ光のフィラーワイヤ22からの反射光と溶融部からのレーザ光の反射光とを区別したり、レーザ光の反射光を溶融部から発生するプラズマなどによる光から区別しやすくしたりすることもできる。   In addition, the light receiving unit composed of the beam sampler 16 and the photosensitive element 17 may be provided outside the housing of the head unit to give an angle with respect to the optical axis C. The reflected light of the laser beam from the filler wire 22 and the reflected light of the laser beam from the melting part may be distinguished, or the reflected light of the laser light may be easily distinguished from the light generated by the plasma generated from the melting part. it can.

また、溶接用のレーザ光とは別に、フィラーワイヤ22の位置を推定するための計測用の光源を追加してもよい。計測用の光源からの光は、例えばウィービングによるスポットSと常に光軸Cを挟んだ反対側(対角の位置)に位置させてもよい。さらには、溶接用のレーザ光の強度を回転角度に応じて一定の規則で変化させ、特定の回転角度でプラズマの発生を抑制すれば、フィラーワイヤ22の位置の推定の精度を向上させ得る。また、レーザ光の反射光とは別に、溶融部の発生する光を受光し、これをフィラーワイヤ22の位置の推定や、溶接状態の確認などに用いてもよい。   In addition to the laser beam for welding, a measurement light source for estimating the position of the filler wire 22 may be added. For example, the light from the measurement light source may be positioned on the opposite side (diagonal position) across the optical axis C with the spot S by weaving, for example. Furthermore, the accuracy of estimation of the position of the filler wire 22 can be improved by changing the intensity of the laser beam for welding according to a certain rule according to the rotation angle and suppressing the generation of plasma at a specific rotation angle. In addition to the reflected light of the laser light, the light generated by the melted portion may be received and used for estimation of the position of the filler wire 22 and confirmation of the welding state.

以上、本発明による実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。   As mentioned above, although the Example by this invention and the modification based on this were demonstrated, this invention is not necessarily limited to this, A person skilled in the art will deviate from the main point of this invention, or the attached claim. Various alternative embodiments and modifications could be found without doing so.

1 レーザ溶接装置
10 光学系
12 透明板
15 集光レンズ
16 ビームサンプラ
17 感光素子
20 ワイヤ供給部
25 回転機構
30 制御部
31 パターン判定手段
32 ワイヤ制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser welding apparatus 10 Optical system 12 Transparent board 15 Condensing lens 16 Beam sampler 17 Photosensitive element 20 Wire supply part 25 Rotation mechanism 30 Control part 31 Pattern determination means 32 Wire control means

Claims (6)

被照射物に照射したレーザ光にウィービングを与えつつ相対移動させて溶接を行うレーザ溶接装置であって、
レーザ光源からのレーザ光を前記被照射物の上に集光させるとともに、その光路を周期変化させて前記被照射物の上で周期移動を与える光学系と、
前記光学系を前記被照射物に対して相対移動を与える移動手段と、
フィラーワイヤを前記被照射物上に供給するワイヤ供給器と、
前記フィラーワイヤの供給位置及び姿勢を算出し前記ワイヤ供給器を制御するワイヤ供給制御部と、を具備し、
さらに、前記光学系は前記レーザ光の前記被照射物からの戻り光を前記レーザ光源とは異なる方向へ向けて分岐させこれを受光して光強度を測定する受光光学系を含み、
前記ワイヤ供給制御部は、前記受光光学系からの前記光強度の変化を前記周期移動に沿って取得し、前記ウィービングに沿った前記フィラーワイヤの供給位置及び姿勢を算出することを特徴とするレーザ溶接装置。
A laser welding apparatus that performs welding by moving relative to a laser beam irradiated to an irradiation object while weaving,
An optical system that condenses laser light from a laser light source on the object to be irradiated, and periodically changes the optical path to provide periodic movement on the object to be irradiated;
A moving means for moving the optical system relative to the irradiated object;
A wire feeder for supplying a filler wire onto the irradiated object;
A wire supply control unit that calculates the supply position and orientation of the filler wire and controls the wire feeder, and
Further, the optical system includes a light receiving optical system that branches the return light from the irradiated object of the laser light in a direction different from the laser light source and receives the light to measure the light intensity,
The wire supply control unit acquires a change in the light intensity from the light receiving optical system along the periodic movement, and calculates a supply position and a posture of the filler wire along the weaving. Welding equipment.
前記ワイヤ供給制御部は、前記光学系による前記周期移動を示す周期移動ベクトルと、前記移動手段による前記相対移動を示す相対移動ベクトルとの和から前記ウィービングに沿った位置を算出することを特徴とする請求項1記載のレーザ溶接装置。   The wire supply control unit calculates a position along the weaving from a sum of a periodic movement vector indicating the periodic movement by the optical system and a relative movement vector indicating the relative movement by the moving unit. The laser welding apparatus according to claim 1. 前記周期移動は円周移動であることを特徴とする請求項2記載のレーザ溶接装置。   The laser welding apparatus according to claim 2, wherein the periodic movement is a circumferential movement. 被照射物に照射したレーザ光にウィービングを与えつつ相対移動させて溶接を行うレーザ溶接方法であって、
レーザ光源からのレーザ光を前記被照射物の上に集光させるとともに、その光路を周期変化させて前記被照射物の上で周期移動を与える光学系と、
前記光学系を前記被照射物に対して相対移動を与える移動手段と、
フィラーワイヤを前記被照射物上に供給するワイヤ供給器と、
前記フィラーワイヤの供給位置及びその姿勢を算出し前記ワイヤ供給器を制御するワイヤ供給制御部と、を具備し、
さらに、前記光学系は前記レーザ光の前記被照射物からの戻り光を前記レーザ光源とは異なる方向へ向けて分岐させこれを受光して光強度を測定する受光光学系を含み、
前記ワイヤ供給制御部は、前記受光光学系からの前記光強度の変化を前記周期移動に沿って取得し、前記ウィービングに沿った前記フィラーワイヤの供給位置及びその姿勢を算出することを特徴とするレーザ溶接方法。
A laser welding method in which welding is performed by moving relative to a laser beam irradiated to an object while weaving,
An optical system that condenses laser light from a laser light source on the object to be irradiated, and periodically changes the optical path to provide periodic movement on the object to be irradiated;
A moving means for moving the optical system relative to the irradiated object;
A wire feeder for supplying a filler wire onto the irradiated object;
A wire supply control unit that calculates the supply position and orientation of the filler wire and controls the wire feeder; and
Further, the optical system includes a light receiving optical system that branches the return light from the irradiated object of the laser light in a direction different from the laser light source and receives the light to measure the light intensity,
The wire supply control unit acquires a change in the light intensity from the light receiving optical system along the periodic movement, and calculates a supply position and an attitude of the filler wire along the weaving. Laser welding method.
前記ワイヤ供給制御部は、前記光学系による前記周期移動を示す周期移動ベクトルと、前記移動手段による前記相対移動を示す相対移動ベクトルとの和から前記ウィービングに沿った位置を算出することを特徴とする請求項4記載のレーザ溶接方法。   The wire supply control unit calculates a position along the weaving from a sum of a periodic movement vector indicating the periodic movement by the optical system and a relative movement vector indicating the relative movement by the moving unit. The laser welding method according to claim 4. 前記周期移動は円周移動であることを特徴とする請求項5記載のレーザ溶接方法。   6. The laser welding method according to claim 5, wherein the periodic movement is a circumferential movement.
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