JP2537312B2 - レ―ザ溶接装置 - Google Patents

レ―ザ溶接装置

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JP2537312B2 JP3134980A JP13498091A JP2537312B2 JP 2537312 B2 JP2537312 B2 JP 2537312B2 JP 3134980 A JP3134980 A JP 3134980A JP 13498091 A JP13498091 A JP 13498091A JP 2537312 B2 JP2537312 B2 JP 2537312B2
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隆男 中谷
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はレーザ溶接装置に係
り、特にレーザ溶接時に溶接部の強度を増すため外部よ
り供給するフイラーワイヤの供給を改善したレーザ溶接
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、レーザビームをレンズなどの集光
手段により集光し、高密度化し、金属あるいは非金属加
工に応用することが盛んに行われている。特に、低歪溶
接、高速溶接を特徴とする接合手段として、レーザ溶接
の適用が高まりつつある。
【0003】しかし、接合手段として広く知られている
アーク溶接と比較して、レーザ溶接は、エネルギーの本
質的な形態が異なるため溶接性から見た裕度、例えば溶
接線精度などの裕度は極めて小さい。即ち集光されたレ
ーザビーム径が非常に小さいため、溶接される加工部に
より生成される溶接線は精度が要求される。
【0004】さらに、被溶接材としての加工物の大きさ
などにより、精度を維持するには自ずと限界が生じる。
そこで、レーザビーム径よりおおきな溶融部を形成し、
溶接線精度に対する裕度を拡大することがレーザ溶接の
生産性を向上するひとつの手段と考える。
【0005】また、JIS溶接用語による2枚の加工物
の突合せ溶接によれば、融合した溶接部の加工物の板厚
は非溶接部分の板厚より減少することが一般的である。
この減少した厚さを補うため、外部より同一もしくは類
似金属を供給し、減少分を補充して強度を確保する手段
がとられる。
【0006】図3、図4は例えば特公昭63−3255
4号公報に示されたレーザ溶接におけるフイラーワイヤ
を供給する時の供給位置に着目した例である。図におい
て、2はレーザ光3を案内するノズル、4は上記ノズル
2の側面に配置されワイヤ送給装置より送給されるフイ
ラーワイヤ7を案内するワイヤガイドノズル、9a、9
bは対向する加工物で、この加工物9a、9bの端部に
若干隙間αを形成し、その隙間αをフイラーワイヤ7の
案内溝として活用するものである。上記フイラーワイヤ
7を上記加工物9a、9bの端部の隙間αにずれを生じ
ないように送給するため、ワイヤガイドノズル4を調整
し、フイラーワイヤ7が隙間αの所定位置に供給される
よう矯正する。
【0007】上述したようにフイラーワイヤ7を供給す
る目的は既に述べたが、実際の作業ではレーザビーム焦
点が確実にフイラーワイヤ7上にあるように設定し、フ
イラーワイヤ7を溶融金属部に挿入し、しかもレーザビ
ーム焦点を加工物9a、9b表面(隙間α)の延長面上
(図3の矢印Aで示す方向)へ移動することによってレ
ーザ溶接が実行される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のフイラーワイヤ
7を用いたレーザ溶接は以上のように行われ、フイラー
ワイヤ7を所定位置に送給するため、ワイヤガイドノズ
ル4によって矯正して送給されてはいたが、フイラーワ
イヤ7は、ワイヤリール(図示せず)に巻かれており、
そのためフイラーワイヤ7はワイヤリールから解放され
ると材料が持つ弾性力により比較的大きな曲率を持った
弧を描く。フイラーワイヤ7はワイヤリールから衆知の
経路(図示せず)で案内しながら、一対のローラ(図示
せず)などで構成されるワイヤ送給装置(図示せず)で
送給し、ワイヤガイドを介しレーザビーム焦点へ送る。
しかし、上述したごとく通常フイラーワイヤ7は、ワイ
ヤリールに巻かれた状態から解放された場合には、フイ
ラーワイヤ7がワイヤガイドノズル4からでている長さ
は10MM程度で、大きく左右にねじれて偏位するので
はなく単にワイヤリールから巻き戻されて下がるがごと
く、上下に偏位することが支配的であり、たとえ左右方
向へのズレが生じたとしても僅かな量であり、溶接性能
にはほとんど影響を及ぼさない。即ちフイラーワイヤ7
がワイヤガイドノズル4から送給され、フイラーワイヤ
7の先端部の浮き上がり、及びレーザビーム前方での突
っ込み(レーザ光の中心軸線より手前でフイラーワイヤ
7が加工物9の表面に接触してしまう)等の結果、フイ
ラーワイヤ7の安定な補給がされず、溶融金属の量が一
定とならなかったり、フイラーワイヤ7の先端部が粒状
に融けるなどの結果、溶接そのものが安定に維持されな
くなる問題点があった。
【0009】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、フイラーワイヤを安定に供給す
るレーザ溶接装置を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係るレーザ溶
接装置は、集光手段で集光したレーザ光を被溶接材へ照
射すると共に、上記被溶接材の溶接部へフイラーワイヤ
を供給して上記被溶接材を溶接するレーザ溶接装置に際
し、上記フイラーワイヤを溶接部に案内するワイヤガイ
ドノズルを移動させる駆動手段と、上記ワイヤガイドノ
ズルにフイラーワイヤを送給するワイヤ送給手段と、溶
接中に上記フイラーワイヤの先端部が上記被溶接材と非
接触となったとき、非接触状態を検知する検知手段と、
上記検知手段によって非接触状態が検知されたとき、上
記駆動手段を駆動させ、上記フイラーワイヤの先端部を
上記被溶接材に接触させる制御手段を備えたものであ
る。
【0011】
【作用】この発明におけるレーザ溶接装置は、レーザ溶
接中にフイラーワイヤが常時被溶接材表面に接触してい
るか否か検知手段で検知し、非接触であれば駆動手段が
駆動してフイラーワイヤを被溶接材表面に接触されて溶
接する。
【0012】
【実施例】実施例1.以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図1において、1はレーザ加工ヘッ
ド、2はこのレーザ加工ヘッド1の一構成部材となるレ
ーザ光3を案内するノズル、4はノズル2の側面に配置
されノズル2の中心軸線5と平行に昇降可能に構成され
たワイヤガイドノズル、6はワイヤガイドノズル4へフ
イラーワイヤ7を連続送給するワイヤ送給手段となるワ
イヤ送給装置、8は連続送給されるフイラーワイヤ7を
所定量、巻回されたワイヤリール、10はワイヤガイド
ノズル4と被溶接材となる加工物9間に所定電圧を印加
する電源を有し、かつワイヤガイドノズル4により案内
されたフイラーワイヤ7の先端11と加工物9とが接触
しているか、否かを検知する検知手段、12は制御回路
で、検知手段10からのフイラーワイヤ7の先端11と
加工物9とが接触しているか、否かの信号によりワイヤ
ガイドノズル昇降装置14を構成する駆動手段となる電
動機13の回転、停止を制御するものである。15はワ
イヤガイドノズル4を支持する支持部材で、ワイヤガイ
ドノズル4を支持するとともに、ワイヤガイドノズル昇
降装置14のネジ部14aに螺合し、電動機13の回転
によってネジ部14aが回転することによって、ワイヤ
ガイドノズル4がノズル2の中心軸線5と平行に昇降す
る。
【0013】次に、上述のレーザ溶接装置によるレーザ
溶接方法について説明する。図1、図2において、まず
溶接前に位置するワイヤガイドノズル4は、溶接準備信
号(図示せず)により電動機13が回転し、電動機13
の回転によってワイヤガイドノズル昇降装置14が作動
し、このワイヤガイドノズル昇降装置14とともに下降
する。そして、このワイヤガイドノズル4に案内された
フイラーワイヤ7の先端11は、加工物9の表面に接触
する。
【0014】接触と同時に、電源E1とで構成された検
知手段10の回路が閉じ、同時に制御回路12が動作
し、電動機13の回転が停止する。
【0015】上記後、溶接シーケンスが動作しレーザ溶
接が実行される。しかし、レーザ溶接実行中、何らかの
理由、例えば加工物9表面の凹凸によりフイラーワイヤ
7の先端11が加工物9の表面から離れてしまう場合も
ある。そのため、この発明においては検知手段10を連
続して動作させ接触状態を判別する。
【0016】フイラーワイヤ7が浮き上がり、フイラー
ワイヤ7と加工物9とが非接触状態となると、検知手段
10のリレーCR1がOFFする。その結果、接点CR
1が開となり、リレーCR2はOFFとなる。すると電
動機13回路中の接点CR2が閉となり、電動機13が
回転しワイヤガイドノズル昇降装置14が動作し、ワイ
ヤガイドノズル4は下降する。フイラーワイヤ7の先端
11が加工物9表面に接すると同時に、電源E1が印加
されリレーCR1が動作し接点CR1が閉じ、次に電源
E2が印加されリレーCR2がONし、電源E3が印加
され接点CR2が開となり電動機13は停止する。
【0017】レーザ溶接が終了すると、別回路(図示せ
ず)により電動機13を逆回転させワイヤガイドノズル
4を上昇させる。その上昇量は周知のタイマーなどによ
り容易に設定可能である。
【0018】また、フイラーワイヤ7の先端11を単に
接触させるだけではなく、フイラーワイヤ7を加工物9
に所定の加圧をさせるよう電動機13を余分に回転させ
るようにしてもよい。
【0019】さらに、上記実施例では常にワイヤガイド
ノズル4を下降側にのみ加圧する動作で説明したが、微
小量の昇降動作を連続的に行うことも回路技術で容易に
得られる。
【0020】さらにまた、フイラーワイヤ7が左右方向
へずれた場合を考慮して、例えばワイヤガイドノズル4
を回動させることによりフイラーワイヤ7出口を、フイ
ラーワイヤ7が所定の溶接部に的確に供給できるような
調整手段を設ければフイラーワイヤ7をさらに高精度で
送給することができる。
【0021】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、フイ
ラーワイヤの先端は常に検知手段によって被溶接材の表
面に接触しているか否かを検知し、非接触の場合はフイ
ラーワイヤを被溶接材の表面に接触させるよう構成した
ので、フイラーワイヤの浮き上がり、あるいはフイラー
ワイヤの粒状の融けの発生などの不具合が生じないので
安定なレーザ溶接が可能なレーザ溶接装置を得ることが
できる。なお、特にアルミニウム溶接においてその効果
を確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるレーザ溶接装置の構
成を示す図である。
【図2】図1に示す検知手段と制御回路を示す図であ
る。
【図3】従来の溶接状態を示す図である。
【図4】図3で示す溶接部の部分拡大図である。
【符号の説明】
1 レーザ加工ヘッド 2 ノズル 3 レーザ光 4 ワイヤガイドノズル 5 中心軸線 6 ワイヤ送給装置 7 フイラーワイヤ 8 ワイヤリール 9 加工物 10 検知手段 11 先端 12 制御回路 13 電動機 14 昇降装置 15 支持部材

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集光手段で集光したレーザ光を被溶接材
    へ照射すると共に、上記被溶接材の溶接部へフイラーワ
    イヤを供給して上記被溶接材を溶接するレーザ溶接装置
    において、上記フイラーワイヤを溶接部に案内するワイ
    ヤガイドノズルを移動させる駆動手段と、上記ワイヤガ
    イドノズルにフイラーワイヤを送給するワイヤ送給手段
    と、溶接中に上記フイラーワイヤの先端部が上記被溶接
    材と非接触となったとき、非接触状態を検知する検知手
    段と、上記検知手段によって非接触状態が検知されたと
    き、上記駆動手段を駆動させ、上記フイラーワイヤの先
    端部を上記被溶接材に接触させる制御手段を備えたこと
    を特徴とするレーザ溶接装置。
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