JP2751780B2 - レーザビーム加工装置 - Google Patents
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Description
置に関し、特にレーザヘッドの位置制御を自動倣い制御
とすることにより、加工能率、品質の向上を図ったレー
ザビーム加工装置に関するものである。
する従来装置として、以下に示す装置が提案されてい
る。図14は、例えば、特公平3−59794号公報に
示されたアーク放電を付加したレーザビーム加工装置を
示す縦断面構成図、図15はその主要部を一部切欠いて
内部を示す斜視図である。
ず)から出射されたレーザビーム、2はこのレーザビー
ム1を被加工物3上に所望のエネルギー密度に集光する
光学系、4はこの光学系2の下部に設けられ集光ビーム
と同軸で円筒状の電気絶縁材料により形成されたアシス
トガスノズル、5はこのアシストガスノズル4の先端に
設けられ集光ビームと同軸で円環状の電極、6はアシス
トガス供給パイプ、7はアーク放電電極、8はアシスト
ガスノズル4の外側に設けられたシールドノズル、9は
シールドガス供給パイプ、10は被加工物3と電極5と
の間に生成されるガスプラズマ、11はアーク放電によ
る放電電流により被加工物3の加工線12をなすギャッ
プ部に生じる洩れ磁束を検出する磁気センサ、13はこ
の磁気センサ11をスキャンするための磁気センサ駆動
部、14はこれら磁気センサ11および磁気センサ駆動
部13でなる格納部をレーザビーム1を中心に回転運動
させる駆動部である。
すブロック図、図17は被加工物の加工線検出の手順を
示すフローチャートである。電極5を介して、被加工物
の厚さ方向の電流が流れると、被加工物内に磁気ループ
が作られる。被加工物3が鋼材のような場合、加工線1
2間の空気との比透磁率の違いによって、加工線12上
の洩れ磁気が誘起される。磁気センサ11は、2個の磁
気検出素子11a、11bにより構成されている。この
2個の磁気検出素子11a、11bからの出力は、比較
器15で比較され、2個の磁気検出素子11a、11b
の出力が等しくなるまで、センサ移動用モータの駆動回
路16、センサ移動用モータ17、センサ移動用治具1
8等よりなる駆動部13により磁気センサ11をスキャ
ンする。そして、その位置をリニアポテンショメータ1
9で読み取り、A/D変換器20によりディジタル信号
に変換してこの出力信号を入力回路21、CPU22、
メモリ23、及び出力回路24により処理して加工線1
2の位置を求める。
ッド移動用モータの駆動回路、ヘッド移動用モータ2
6、及びヘッド移動用治具27等によりなる駆動部28
により位置制御する。駆動部28は複雑な形状に追従で
きるように、センサ格納部全体がレーザヘッドを中心軸
として回転駆動するようになっており、例えば円形状の
溶接をも完全自動で行えるようになっている。
ずセンサ格納部が回転し(ステップS1)、大まかな溶
接加工線12の検出が行われる。そして信号が検出され
ると(ステップS2)磁気センサ11をスキャニングし
(ステップS3)、2つの磁気検出素子11a,11b
の検出信号が等しくなる点をエンコーダにより検出する
(ステップS4)。そして加工線の位置計算を行い(ス
テップS5)、レーザヘッドを駆動する(ステップS
6)。加工線が急激に変化した場合は再びセンサ回転
(ステップS1)から始める。このようにして、常に加
工線とビーム照射位置との整合が図られ、目はずれなど
の溶接欠陥のない高品質の溶接が完全自動で行える。
工装置は以上のように構成され、加工線(ギャップ部)
12におけるレーザビーム1の位置を制御していないの
で、溶接される被加工物3同士の板圧が異なる場合、各
被加工物3への入熱が不均一になる。このため、溶接品
質を確保できないという問題点があった。
センサ11により検出できるが、隙間が極めて小さい
か、あるいはない場合は漏れ磁気が磁気センサ11にて
検出できず加工線12が確認できなくなり、レーザヘッ
ドの移動を制御することが不可能となり、レーザ加工が
出来ないという問題点があった。
ためになされたもので、溶接される被加工物同士に厚さ
の差があっても入熱が不均一になるのを防止して溶接品
質を確保でき、また、確実に溶接される被加工物同士を
当接させたときのギャップを検出してこの位置に対応し
てレーザヘッドの位置制御ができ、高品質、高信頼化を
図ったレーザビーム加工装置を得ることを目的としてい
る。
にこの発明のレーザビーム加工装置においては、先行被
加工物と後行被加工物の突き合わせギャップを検出する
突き合せギャップ検出手段と、この突き合せギャップ検
出手段の出力に基づいてギャップを算出しこのギャップ
と各被加工物の厚さとに基づいてギャップ位置を演算す
る演算手段と、両被加工物を溶接するレーザヘッドの位
置をギャップ位置に合わせて制御する位置制御手段とを
備えたものである。
られた先行被加工物と後行被加工物とをそれぞれ固定す
る一対のクランプ装置と、この一対のクランプ装置によ
り固定された各被加工物の対向する両端部を切断して間
隙を設けて対向する加工面をそれぞれ形成する切断装置
と、一対のクランプ装置により固定された各被加工物の
それぞれの加工面の位置を測定することにより両加工面
の形状をそれぞれ検出し両加工面を当接させた時に生じ
る両加工面間のギャップを求めるギャップ検出手段と、
このギャップ検出手段により求めたギャップに沿って両
被加工物を溶接するレーザヘッドの移動を制御するヘッ
ド移動制御手段とを備えたものである。
と直角方向に進退可能に設けられ前進した位置で両被加
工物の対向する両端部を接離方向及び進退方向の両方向
にともに垂直な方向から同時に切断してそれぞれ加工面
を形成する切断刃を有するものとし、ギャップ検出手段
を切断刃の後退にともない両被加工物のそれぞれの加工
面の位置を順次測定することにより両加工面の形状を検
出し両加工面を当接させた時に生じる両加工面間のギャ
ップを求めるものとした。
んで両被加工物の接離方向と直角方向に回転しながら進
退することにより両被加工物の対向する両端部を切断し
てそれぞれ加工面を形成する二対の回転刃を有するもの
とし、ギャップ検出手段を回転刃による切断にともない
回転刃の各対とこれにそれぞれ対向する両クランプ装 置
のそれぞれの基準面との距離を順次測定することによっ
て両加工面の形状をそれぞれ検出し両加工面を当接させ
た時に生じる両加工面間のギャップを求めるものとし
た。
れぞれ検出することによって両加工面を最適な状態で当
接させるために必要な両被加工物の接離方向に直角方向
における両加工面の1端側の移動量と他端側の移動量と
を求める移動量検出手段と、各移動量に応じて各被加工
物を移動させる被加工物移動手段とを設けたものであっ
て、ヘッド移動制御手段を両加工面の形状と各移動量に
応じてレーザヘッドの移動を制御するものとしたもので
ある。
においては、演算手段がギャップと各被加工物の厚さと
に基づいてギャップ位置を演算し、位置制御手段が両被
加工物を溶接するレーザヘッドの位置をギャップ位置に
合わせて制御することにより、各被加工物の厚さの差に
より各被加工物への入熱が不均一にならないようにでき
る。これにより、各被加工物の厚さの差に影響される事
なく安定したレーザ溶接が可能となる。
てからギャップを測定しようとすると、小さい間隙で対
向する部分や当接する部分を感度良く検出できない場合
があるが、このようにギャップ検出手段によりクランプ
装置により固定され両加工面が間隙を設けて対向する状
態にて加工面の位置を検出することにより、加工面の形
状を確実に検出できる。従って、これに基づき両加工面
を当接させた時に生じる両加工面間のギャップを確実に
求めることができる。
後退にともない両被加工物のそれぞれの加工面の位置を
順次測定することにより、すなわち切断刃の後退の際に
両被 加工物の形状を検出することにより、作業時間の短
縮を図ることができる。
れに対向する両クランプ装置のそれぞれの基準面との距
離を測定して両加工面の形状をそれぞれ検出することに
より、測定が容易になる。また、回転刃による切断にと
もない回転刃の各対とこれにそれぞれ対向する両クラン
プ装置のそれぞれの基準面との距離を順次測定すること
により回転刃による切断の際に両被加工物の形状を検出
することにより、作業時間の短縮を図ることができる。
ギャップが最適な状態、すなわちギャップの少ない状態
で両加工面を当接させることにより、溶接をより容易に
かつ高速に行うことができる。
この発明の実施例1の構成を示す斜視図である。図にお
いて、29、30は被溶接材としての先行板と後行板、
29a、30aはそれぞれ先行板の終端面と後行板の始
端面、31は先行板29と後行板30の突き合わせ時に
生じるギャップ、32は先行板29と後行板30の溶接
部に供給されるフィラワイヤ、33は上記溶接部にレー
サビームを集光するレーザヘッド、34はレーザヘッド
33から所定距離離れた位置に取り付けられ、ギャップ
31を検出するギャップセンサである。
4の出力に基づいてギャップ量及び集光したレーザビー
ムを合わせ込むためのギャップ位置(溶接方向であるY
軸方向に直交するX軸方向の位置)を演算する演算手段
としての演算回路、36は第1の制御手段としての制御
回路であって、この制御回路36は、演算回路35から
のギャップ量と初期の設定条件(ただし、ギャップ位置
に関連した初期設定値を除く)に基づいてレーザヘッド
33の高さ及び溶接速度V(ギャップ31のY軸方向に
沿ってレーザヘッド33を移動させる速度)を制御する
制御信号を形成すると共に演算回路35からのギャップ
位置とギャップ位置に関する初期の設定条件に基づいて
ギャップ31の溶接方向と直交するX軸方向に沿ってレ
ーザヘッド33を制御する。
期の設定条件(ただし、ギャップ位置に関連した初期設
定値を除く)に基づいてレーザ発振器(図示せず)の出
力、つまりレーザパワーPを制御する制御信号を形成す
る制御回路、38は演算回路35からのギャップ量と初
期の設定条件(ただし、ギャップ位置に関連した初期設
定値を除く)に基づいてフィラワイヤ32の供給速度F
Vを制御する制御信号を形成する制御回路である。尚、
制御回路37及び38は第2の制御手段を構成する。
しながら説明する。尚、図2はこのギャップセンサ34
の出力波形を示すもので、図において、例えば左側は先
行板29に対応した出力波形、右側は後行板30に対応
した出力波形である。又、図2において、Gはギャップ
量、Cは集光したレーザビームを合わせ込むためのギャ
ップ位置、P1はギャップセンサ34の検出範囲の基準
点(X軸及びY軸の原点に対応)から先行板29の溶接
端面までの距離、P2はギャップセンサ34の検出範囲
の基準点から後行板30の溶接端面までの距離である。
ここで、ギャップ位置Cは、一例として、先行板29と
後行板30の板厚が等しいと見做してギャップの中間位
置にあるように示しているが、先行板1と後行板2の板
厚の違いに応じて適当に変えても良く、例えば先行板2
9が後行板30に対して厚い場合には、先行板29側に
ギャップ位置Cをずらしても良い。
ッドの高さ(Z軸方向の位置)、ギャップ位置に関連し
た初期設定値、溶接速度、レーザパワー、フィラワイヤ
供給速度等の初期の溶接条件を演算回路35に設定し、
ステップS8において、前の工程の板厚情報を板厚セン
サ(図示せず)で検出して演算回路35に供給する。
又、ステップS19において、ギャップセンサ34の出
力を取り込んで演算回路35に供給し、演算回路35
は、ステップS10において、次式に従ってギャップ量
Gを演算する。
1において、入力された初期の溶接条件(ただし、ギャ
ップ位置に関連した初期設定値を除く)と、板厚情報
と、上述のごとく演算して求めたギャップ量Gに基づい
て最終的な溶接条件を演算する。
6により演算回路35からの出力に基づいてレーザヘッ
ド33のY軸及びZ軸の動きに関連した制御信号を形成
する。そして、この制御回路36からの制御信号によ
り、ステップS13において、レーザヘッド33の高さ
を調整し、ステップS14において、溶接速度、つまり
レーザヘッド33のギャップ31に沿った溶接方向(Y
軸方向)への移動速度を調整する。
により演算回路35からの出力に基づいてレーザ発振器
(図示せず)に関連した制御信号を形成する。そして、
この制御回路37からの制御信号により、ステップS1
6において、レーザ発振器の出力、つまりレーザパワー
を調整する。又、ステップS17において、制御回路3
8により演算回路35からの出力に基づいてフィラワイ
ヤ32に関連した制御信号を形成する。そして、この制
御回路38からの制御信号により、ステップS18にお
いて、ギャップ31の溶接部に供給されるフィラワイヤ
32の供給速度を調整する。
て、ステップS7におけるギャップ位置に関連した初期
の溶接条件とギャップセンサ31からの出力に基づき次
式に従って最終的な溶接条件の1つであるギャップ位置
Cを演算する。
36により演算回路35からの出力に基づいてレーザヘ
ッド33のX軸方向の動きに関連した制御信号を制御す
る。そして、この制御回路36からの制御信号により、
ステップS21において、ギャップ位置Cに向かってレ
ーザヘッド33をX軸方向に連続的に移動させる。そし
て、このような調整を逐次行いながら、レーザヘッド3
3をギャップ31に沿って走行させてレーザ溶接を行
う。
サ34の出力より演算して求めたギャップ位置Cに向か
ってレーザヘッド33をX軸方向に連続的に移動出来る
ようにしているので、安定したレーザ溶接を行うことが
出来る。
図6はこの発明の実施例2におけるレーザビーム加工装
置の構成をそれぞれ示す斜視図およびブロック図、図5
はレーザ変位計のスキャニング軌跡を示す図である。図
において、39は内蔵された光学系(図示せず)を介し
てレーザビーム40を出射するレーザヘッド、41は被
加工物、42はレーザヘッド39をX方向に移動可能に
保持するレーザユニット、43はレーザヘッド39をX
方向に走査してレーザビーム40の照射方向を調整する
レーザヘッド駆動部およびエンコーダ、44はレーザヘ
ッドユニット42をY方向に走査してレーザビーム40
の照射方向を調整するレーザユニット駆動部およびエン
コーダ、45は被加工物41の加工線46をなすギャッ
プ部を検出するレーザ変位計、47はこのレーザ変位計
45を加工線46に対して略直角方向へスキャンするた
めのレーザ変位計駆動部およびエンコーダである。
ーザビーム48は、レーザ変位計駆動部及びエンコーダ
47により、図5に示すように被加工物41の加工線4
6に対して略直角方向へスキャンされる。図5におい
て、49はレーザビームのスキャンする軌跡である。即
ち、レーザ変位計45をX方向へ一定幅でスキャンしつ
つ、レーザユニット駆動部及びエンコーダ44がレーザ
ユニット42をY方向へ移動させる。レーザ変位計45
により照射されたレーザビーム48は被加工物で反射し
て反射光となり、レーザ変位計45により検出される。
レーザビーム48は被加工物上では反射されるが、加工
線46上に照射されても反射されないことから、レーザ
変位計は反射光が途切れた位置を加工線46と認識す
る。そして、その加工線の位置(x,y)を読み取り、
記憶する。レーザユニット42がさらにY方向に移動
し、レーザヘッド39が位置yを通過するとき、レーザ
ヘッド駆動部及びエンコーダがレーザヘッド39をX方
向へ走査し、レーザビーム41が位置(x,y)に照射
するように調整する。
即ち、加工線46はレーザ変位計45よりレーザビーム
48が途切れたことにより検出できる。レーザビームが
途切れた信号、その時のレーザ変位計45のx座標、レ
ーザ変位計45のy座標は入力回路50を介してレーザ
変位計45、レーザ変位計駆動部及びエンコーダ47、
及びレーザユニット駆動部及びエンコーダ44から得ら
れる信号により、CPU51がメモリ52に記憶された
プログラムに従い求める。この位置(x,y)情報は出
力回路53を通して駆動回路54に与えられ、レーザヘ
ッド39が位置(x,y)にレーザビーム40を照射す
るようにレーザヘッド駆動部及びエンコーダ43を制御
する。このようにして、レーザ変位計45の検出した加
工線位置に倣ってレーザヘッドが位置調整され加工線4
6とレーザビーム40照射位置との整合性が図られるの
で、目はずれなどの溶接欠陥のない高品質な加工が完全
自動で実現できる。
ながら溶接を行うリアルタイム方式の場合を示したが、
予め被加工物の加工線46位置全体をCPU51で求
め、記憶しておき、記憶しておいたデータに従ってオフ
ライン方式で溶接するようにしてもよい。
成を示す斜視図で、図8は図7に示すレーザビーム加工
装置の被加工物を切断する部分の詳細な説明を行うため
の図である。図において、55はコモンベース、56及
び57はこのコモンベース55の上部に互いに対向し且
つ、接離可能に設けられ、被加工物58及び59をそれ
ぞれ固定する第1及び第2のクランプ装置、60はこの
第1及び第2のクランプ装置56、57の接離方向と直
角方向に進退可能に設けられ、刃幅61aの直刃61を
有し、前進した位置で被加工物58及び59の端部58
a及び59aを直刃61を下降させることにより同時に
切断して、それぞれ加工面58b及び59bを形成する
シャー装置である。
び57の接離方向と直角方向に進退可能に設けられたバ
ックバー装置、63は第2のクランプ装置57の上部に
取り付けられた上部ベッド、64はこの上部ベッド63
の上に設けられ、後述するギャップ検出装置にて得られ
た被加工物58及び59の加工面58b及び59b間の
ギャップに沿ってレーザヘッド65の移動を制御する制
御装置、66はレーザ発振装置67で発振されたレーザ
ビームをレーザヘッド65まで伝送する伝送管、68は
シャー装置60の一端に設けられ、シャー装置60にて
切断された被加工物58及び59の加工面58b及び5
9bの垂直方向から順次光を照射して加工面58b及び
59bの位置を測定する光センサ、69はこの光センサ
68にて測定された加工面58b及び59bの位置より
加工面58b及び59bの形状をそれぞれ検出し、第1
のクランプ装置56を一定量第2のクランプ装置57方
向に移動させた時に生じる加工面58b及び59b間の
ギャップ(加工線)を求めるギャップ検出装置である。
のレーザビーム加工装置の動作について説明する。一般
に被加工物は鉄鋼プロセスラインにおいて酸洗い、メッ
キ及び熱処理などの連続処理を終えた後に図7(a)の
矢印Aで示す方向に順次移送されてくる。まず、被加工
物59はその後端部59aが図8(a)に示すようにシ
ャー装置60の刃幅61a内を通過する直前に停止す
る。次に、被加工物58はその先端部58aがシャー装
置60の刃幅61a内に送り込まれると、被加工物59
の後端部59aと一定の間隔を持った状態で停止する。
そして、被加工物58及び59はこの状態で第1及び第
2のクランプ装置56、57で固定される。
ると、シャー装置60が前進して図7(a)に示す状態
となり、直刃61を下降させることによって被加工物5
8及び59の端部58a及び59aは同時に切断され、
それぞれ加工面58b及び59bが形成される(図8
(b)に示す)。この後、シャー装置60は図7(b)に
示すように後退する。この時、光センサ68は図9に示
すように被加工物58及び59のそれぞれの加工面58
b及び59bに下方から垂直方向に光を順次発信し、こ
の光を上方にて受信することにより、加工面58b及び
59bの位置を順次測定しており、検出装置69はこの
位置から加工面58b及び59bの形状をそれぞれ検出
し、この形状から第1のクランプ装置56を一定量移動
させた時に生じる加工面58b及び59b間のギャップ
を求める。
に示すように前進させて、加工面58b及び59bの下
部に位置させ、第1のクランプ装置56を上記一定量移
動させ、加工面58b及び59bを当接させる。次に、
検出装置69により求められたギャップに沿って、制御
装置64がレーザヘッド65を図8(c)に示すように
制御して、移動させることによって、レーザ発振器67
から伝送管66を介してレーザヘッド65に伝送された
レーザビームをギャップに沿って照射させ、被加工物5
8及び59のレーザ溶接を行う。
8b及び59bのギャップ量が極めて少ない場合でも、
ギャップ位置の確認を行って高品質な加工を行うことが
でき、又、シャー装置60の後退の際に加工面58b及
び59bの形状を同時に検出するようにしたもので作業
時間の短縮を図ることができる。
するのに光センサ68を用いた例を示したが、ここでは
図10に示すようにリニアゲージセンサ70にて、被加
工物58及び59の加工面58b及び59bの位置を順
次測定するようにしてもよく、このようにすればリニア
ゲージセンサ70にて被加工物58及び59の加工面5
8b及び59bの位置を順次測定しているので、実施例
4の光センサ68のように外乱光や塵による影響を受け
ることなく測定ができる。
ることにより同時に被加工物58及び59の端部58a
及び59aを切断し、加工面58b及び59bを形成す
るものについて説明したが、ここでは、図11及び図1
2に示すように2対の円形刃を有するシャー装置による
レーザビーム加工装置について説明する。図において、
実施例4と同様の部分は同一符号を付して説明を省略す
る。71は1対の円形上刃72及びこの1対の円形上刃
72を案内するための1対の円形下刃73を有し、第1
及び第2のクランプ装置56及び57の接離方向と直角
方向に、1対の円形上刃72が回転しながら前進するこ
とにより被加工物58及び59の端部をそれぞれ切断し
て加工面58b及び59bをそれぞれ形成するシャー装
置である。
73の側面に対向して、第1及び第2のクランプ装置5
6及び57にこれら接離方向と直角方向に形成された第
1及び第2の基準面、76はこの第1及び第2の基準面
74及び75と、これらにそれぞれ対向する円形下刃7
3との距離をシャー装置71の切断にともない順次測定
するリニアゲージセンサ、77はこのリニアゲージセン
サ76にて測定された距離により、加工面58bと59
b間のギャップを求めるギャップ検出装置である。
レーザビーム加工装置の動作について説明する。まず、
実施例4と同様に被加工物58及び59を第1及び第2
のクランプ装置56及び57にそれぞれ固定したのち、
1対の円形下刃73で被加工物58及び59の両端部5
8a、59aを支持し1対の円形上刃72が回転しなが
ら前進し、被加工物58及び59の端部をそれぞれ切断
する。この動作にともなってリニアゲージセンサ76は
第1及び第2の基準面74、75とそれぞれ対向する円
形下刃73の側面との距離を順次測定する。
定された距離から加工面58b及び59bの形状をそれ
ぞれ検出し、この形状から第1のクランプ装置56を一
定量移動させた時に生じる、加工面58b及び59b間
のギャップを求め、このギャップに沿って制御装置64
がレーザヘッド65の移動を制御し、ギャップにレーザ
を照射することにより、被加工物58及び59の溶接を
行う。実施例6によれば第1及び第2のクランプ装置5
6、57の第1及び第2の基準面74、75とそれぞれ
対向する円形下刃73との距離をリニアゲージセンサ7
6にて測定しているので、実施例5のように薄い板で成
る被加工物58及び59の加工面58b及び59bを基
準に測定するのと比べて、測定がより確実になる。
かったが、図示しないフィラワイヤ供給手段にてフィラ
ワイヤの供給速度を上記各実施例にて求められた被加工
物58及び59の加工面58b及び59b間のギャップ
量に反比例して供給するようにすれば、ギャップ量に応
じたフィラワイヤの量が供給されるのでフィラワイヤの
溶け落ちや供給不足が防止される。
定量移動させる場合について説明したが、本実施例は図
13に示すように、被加工物58及び59の加工面58
b及び59bの形状を上記各実施例と同様に検出し、加
工面58b及び59b間のギャップ量の少ない最適な当
接を行うために必要な加工面58b及び59bの幅方向
の一端側の移動量aと他端側の移動量bとを求め、1端
側に第1のクランプ装置56から距離が移動量aだけ離
れた位置に図示しない第1のストッパを、又、他端側に
第1のクランプ装置56から距離が移動量bだけ離れた
位置に図示しない第2のストッパをそれぞれ配置させ、
第1のクランプ装置56が両ストッパにあたるまで前進
移動させるようにしたものである。
b間のギャップ量の少ない状態すなわち、最適な当接を
行うために加工面58bの幅方向の一端側を移動量a及
び他端側を移動量bだけ、第1のクランプ装置56にて
加工面58bを移動させているので、加工面58b及び
59b間のギャップ量が最適となり、より溶接が容易と
なる。
いるので、以下に記載するような効果を奏する。 先行被
加工物と後行被加工物の突き合わせギャップを検出する
突き合せギャップ検出手段と、この突き合せギャップ検
出手段の出力に基づいてギャップを算出しこのギャップ
と各被加工物の厚さとに基づいてギャップ位置を演算す
る演算手段と、両被加工物を溶接するレーザヘッドの位
置をギャップ位置に合わせて制御する位置制御手段とを
備えたので、ギャップと各被加工物の厚さとに基づいて
ギ ャップ位置を演算し、ギャップ位置に合わせてレーザ
ヘッドの位置を制御することにより、各被加工物の厚さ
の差により各被加工物への入熱が不均一にならないよう
にできる。これにより、各被加工物の厚さの差に影響さ
れる事なく安定したレーザ溶接が可能となり、品質が向
上する。
られた先行被加工物と後行被加工物とをそれぞれ固定す
る一対のクランプ装置と、この一対のクランプ装置によ
り固定された各被加工物の対向する両端部を切断して間
隙を設けて対向する加工面をそれぞれ形成する切断装置
と、一対のクランプ装置により固定された各被加工物の
それぞれの加工面の位置を測定することにより両加工面
の形状をそれぞれ検出し両加工面を当接させた時に生じ
る両加工面間のギャップを求めるギャップ検出手段と、
このギャップ検出手段により求めたギャップに沿って両
被加工物を溶接するレーザヘッドの移動を制御するヘッ
ド移動制御手段とを備えたので、従来のように両加工面
を当接させてからギャップを測定しようとすると、小さ
い間隙で対向する部分や当接する部分を感度良く検出で
きない場合があるが、このようにギャップ検出手段によ
りクランプ装置により固定され両加工面が間隙を設けて
対向する状態にて加工面の位置を検出することにより、
加工面の形状を確実に検出できる。従って、これに基づ
き両加工面を当接させた時に生じる両加工面間のギャッ
プを確実に求めて溶接することができるので、高品質、
高信頼化を図ることができる。
と直角方向に進退可能に設けられ前進した位置で両被加
工物の対向する両端部を接離方向及び進退方向の両方向
にともに垂直な方向から同時に切断してそれぞれ加工面
を形成する切断刃を有するものとし、ギャップ検出手段
を切断刃の後退にともない両被加工物のそれぞれの加工
面の位置を順次測定することにより両加工面の形状を検
出し両加工面を当接させた時に生じる両加工面間のギャ
ップを求めるものとしたので、ギャップ検出手段により
切断刃の後退にともない両被加工物のそれぞれの加工面
の位置を順次測定することにより、すなわち切断刃の後
退の際に両被加工物の形状を検出するこ とにより、作業
時間の短縮を図ることができる。
んで両被加工物の接離方向と直角方向に回転しながら進
退することにより両被加工物の対向する両端部を切断し
てそれぞれ加工面を形成する二対の回転刃を有するもの
とし、ギャップ検出手段は回転刃の各対にそれぞれ対向
する両クランプ装置のそれぞれの基準面との距離を順次
測定することによって両加工面の形状をそれぞれ検出し
両加工面を当接させた時に生じる両加工面間のギャップ
を求めるものとしたので、ギャップ検出手段により回転
刃とこれに対向する両クランプ装置のそれぞれの基準面
との距離を測定して両加工面の形状をそれぞれ検出する
ことにより、測定が容易になる。また、回転刃による切
断にともない回転刃の各対とこれにそれぞれ対向する両
クランプ装置のそれぞれの基準面との距離を順次測定す
ることにより、すなわち回転刃による切断の際に両被加
工物の形状を検出することにより、作業時間の短縮を図
ることができる。
れぞれ検出することによって両加工面を最適な状態で当
接させるために必要な両被加工物の接離方向に直角方向
における両加工面の1端側の移動量と他端側の移動量と
を求める移動量検出手段と、各移動量に応じて各被加工
物を移動させる被加工物移動手段とを設けたものであっ
て、ヘッド移動制御手段を両加工面の形状と各移動量に
応じてレーザヘッドの移動を制御するものとしたもので
あるので、被加工物移動手段により加工面のギャップが
最適な状態、すなわちギャップの少ない状態で両加工面
を当接させることにより、溶接をより容易にかつ高速に
行うことができる。
の構成を示す図である。
の図である。
のフローチャートである。
の構成を示す斜視図である。
る。
を示すブロック図である。
の構成を示す斜視図である。
明を行うための図である。
の光が照射された状態を示す図である。
測定している状態を示す図である。
置の構成を示す斜視図である。
工物を切断する部分の詳細な説明を行うための図であ
る。
めの図である。
縦断面構成図である。
部を切り欠いて内部を示す斜視図である。
ク図である。
フローチャートである。
フィラワイヤ、33,39,65 レーザヘッド、34
ギャップセンサ、35 演算回路、36,37,38
制御回路、40 レーザビーム(第1のレーザビー
ム)、41,58,59 被加工物、42 レーザユニ
ット、43 レーザヘッド駆動部およびエンコーダ(第
1の駆動部)、44 レーザユニット駆動部およびエン
コーダ、45 レーザ変位計、46 加工線、47 レ
ーザ変位計駆動部およびエンコーダ(第2の駆動部)、
48 レーザビーム(第2のレーザビーム)、54 駆
動回路(制御部)、56 第1のクランプ装置、57
第2のクランプ装置、58a,59a 端部、58b,
59b 加工面、60,71 シャー装置、64 制御
装置、68 光センサ、69,77 ギャップ検出装
置、70,76 リニアゲージセンサ、72 円形上
刃、73 円形下刃、74,75 基準面。
Claims (5)
- 【請求項1】 先行被加工物と後行被加工物の突き合わ
せギャップを検出する突き合せギャップ検出手段と、こ
の突き合せギャップ検出手段の出力に基づいてギャップ
を算出しこのギャップと上記各被加工物の厚さとに基づ
いてギャップ位置を演算する演算手段と、上記両被加工
物を溶接するレーザヘッドの位置を上記ギャップ位置に
合わせて制御する位置制御手段とを備えたレーザビーム
加工装置。 - 【請求項2】 互いに対向し且つ接離可能に設けられた
先行被加工物と後行被加工物とをそれぞれ固定する一対
のクランプ装置と、この一対のクランプ装置により固定
された上記各被加工物の対向する両端部を切断して間隙
を設けて対向する加工面をそれぞれ形成する切断装置
と、上記一対のクランプ装置により固定された各被加工
物のそれぞれの加工面の位置を測定することにより上記
両加工面の形状をそれぞれ検出し上記両加工面を当接さ
せた時に生じる上記両加工面間のギャップを求めるギャ
ップ検出手段と、このギャップ検出手段により求めた上
記ギャップに沿って上記両被加工物を溶接するレーザヘ
ッドの移動を制御するヘッド移動制御手段とを備えたレ
ーザビーム加工装置。 - 【請求項3】 切断装置は両被加工物の接離方向と直角
な方向に進退可能に設けられ前進した位置で両被加工物
の対向する両端部を上記接離方向及び上記進退方向の両
方向にともに垂直な方向から同時に切断してそれぞれ加
工面を形成する切断刃を有するものであり、ギャップ検
出手段は切断刃の後退にともない両被加工物のそれぞれ
の加工面の位置を順次測定することにより両加工面の形
状を検出し両加工面を当接させた時に生じる両加工面間
のギャップを求めるものであることを特徴とする請求項
2に記載のレーザビーム加工装置。 - 【請求項4】 切断装置は各被加工物をそれぞれ挟んで
両被加工物の接離方向と直角な方向に回転しながら進退
することにより両被加工物の対向する両端部を切断して
それぞれ加工面を形成する二対の回転刃を有するもので
あり、ギャップ検出手段は上記回転刃による切断にとも
ない上記回転刃の各対とこれにそれぞ れ対向する両クラ
ンプ装置のそれぞれの基準面との距離を順次測定するこ
とによって両加工面の形状をそれぞれ検出し両加工面を
当接させた時に生じる両加工面間のギャップを求めるも
のであることを特徴とする請求項2に記載のレーザビー
ム加工装置。 - 【請求項5】 各被加工物の両加工面の形状をそれぞれ
検出することによって両加工面を最適な状態で当接させ
るために必要な両被加工物の接離方向に直角な方向にお
ける両加工面の1端側の移動量と他端側の移動量とを求
める移動量検出手段と、上記各移動量に応じて各被加工
物を移動させる被加工物移動手段とを設けたものであっ
て、ヘッド移動制御手段は両加工面の形状と上記各移動
量に応じてレーザヘッドの移動を制御するものであるこ
とを特徴とする請求項2に記載のレーザビーム加工装
置。
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JP17824492 | 1992-07-06 | ||
JP5045134A JP2751780B2 (ja) | 1992-04-14 | 1993-03-05 | レーザビーム加工装置 |
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Family Applications (1)
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JP5045134A Expired - Fee Related JP2751780B2 (ja) | 1992-04-14 | 1993-03-05 | レーザビーム加工装置 |
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1993
- 1993-03-05 JP JP5045134A patent/JP2751780B2/ja not_active Expired - Fee Related
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