JP4254564B2 - Composite welding apparatus and welding method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、溶接開始時には溶接ワイヤと被溶接物の溶接位置との間にアークが発生し、溶接電流が流れたタイミングを検知した後、直ちにレーザ光を出力するが、溶接終了時にはレーザ光を停止させてから所定時間が経過した後に、アークを停止させるよう制御を行う複合溶接装置とその溶接方法に関するものである。   In the present invention, an arc is generated between the welding wire and the welding position of the workpiece to be welded at the start of welding, and the laser beam is output immediately after detecting the timing when the welding current flows. The present invention relates to a composite welding apparatus that performs control to stop an arc after a predetermined time has elapsed since the stop, and a welding method thereof.

レーザ溶接は、高エネルギー密度の熱源であるため、熱影響部の狭い、高品質・高能率の溶接ができる。しかし、溶接継ぎ手、例えば、突合せ、重ね、重ね隅肉溶接などに適用する場合、レーザ集光径が小さいため、被溶接物間にギャップがあると、レーザ光がそのギャップから抜けてしまい、直接に被溶接物を加熱できなくなることがある。レーザ溶接の継ぎ手への応用には、その適用範囲がギャップ裕度からの制限を受けることがあった。   Since laser welding is a heat source with high energy density, high quality and high efficiency welding with a narrow heat-affected zone can be performed. However, when applied to welding joints, such as butt, overlap, and fillet welds, the laser focused diameter is small, so if there is a gap between the workpieces, the laser beam will escape from the gap and directly In some cases, the work piece cannot be heated. The application range of laser welding may be limited by the gap tolerance.

ギャップ裕度の問題を解決するための溶接プロセスからのアプローチとしては、フィラーを採用する方法がある。フィラーを採用したレーザ溶接では、ギャップ裕度が向上する一方、フィラーを溶融するのに余分のエネルギーが必要なため、より高出力のレーザを要求する。結果的に、装置コストが向上してしまう。溶接周辺機器からのアプローチとしては、被溶接物の加工精度を高める方法や、被溶接物を固定する治具の精度を高める方法、などがある。   One approach from the welding process to solve the gap tolerance problem is to employ a filler. Laser welding using a filler improves gap tolerance, but requires extra energy to melt the filler, and therefore requires a higher-power laser. As a result, the apparatus cost is improved. As an approach from a welding peripheral device, there are a method for increasing the processing accuracy of the workpiece, a method for increasing the accuracy of a jig for fixing the workpiece, and the like.

いずれの方法においても、加工コストが増加してしまう恐れがあった。一方、アーク溶接は、消耗電極方式のアーク溶接を採用すれば、広いギャップ裕度を得ることができる。レーザ溶接の高速性とアーク溶接のギャップ裕度とを同時に得ることのできる方法として、被溶接物の溶接位置にアークを発生させて溶接を行うアーク溶接と、アーク溶接から発生した溶融池にレーザ光を照射して溶接を行うレーザ溶接とを複合する方法、すなわち、レーザ溶接とアーク溶接との複合溶接が提案されている。   In either method, the processing cost may increase. On the other hand, if arc welding of the consumable electrode method is adopted, wide gap tolerance can be obtained. As a method that can simultaneously obtain the high-speed performance of laser welding and the gap tolerance of arc welding, arc welding is performed by generating an arc at the welding position of the work piece, and laser is applied to the molten pool generated from arc welding. A method of combining laser welding that performs welding by irradiating light, that is, combined welding of laser welding and arc welding has been proposed.

複合溶接は、ミグ溶接で母材を溶融させ、溶滴の衝撃力及びプラズマ気流により深く掘込んだクレータの底面近くにレーザ光線の焦点位置を合わせ得るよう、ミグ溶接のワイヤ先端とレーザ光線の位置を調整し、深溶け込みの溶接を行うレーザとミグを併用した溶接法がある（例えば、特許文献１参照）。   In composite welding, the base metal of the MIG welding and the laser beam are aligned so that the base metal is melted by MIG welding and the focal point of the laser beam can be adjusted near the bottom of the crater deeply dug by the impact force of the droplets and the plasma stream. There is a welding method in which the position is adjusted and laser and MIG for performing deep penetration welding are used in combination (for example, see Patent Document 1).

また、レーザ照射を開始した後または開始すると同時にアーク放電を行い、且つ、アーク放電を停止した後または停止すると同時にレーザ照射を停止するレーザ加工装置がある（例えば、特許文献２参照）。   Further, there is a laser processing apparatus that performs arc discharge after starting or simultaneously with starting laser irradiation, and stops laser irradiation after or after stopping arc discharge (see, for example, Patent Document 2).

さらに、レーザを予め定めた先行照射時間だけ照射した後に、溶接ワイヤの送給及び溶接電圧の出力を開始するレーザ照射アークスタート制御方法がある（例えば、特許文献３参照）。
特公昭６０−８９１６号公報 特開２００１−２７６９８８号公報 特開２００２−２４８５７１号公報 Furthermore, there is a laser irradiation arc start control method that starts feeding a welding wire and outputting a welding voltage after irradiating a laser for a predetermined preceding irradiation time (see, for example, Patent Document 3).
Japanese Patent Publication No. 60-8916 JP 2001-276888 A JP 2002-248571 A

しかし、従来の複合溶接において、例えば特許文献１によれば、レーザ出力を大きくし、装置価格の高騰を招くことなく、安価な溶接装置で出力の大きいレーザ溶接と同様の溶接を行うことができるものの、実際の溶接では、安定した本溶接の期間のみでなく、溶接開始時と溶接終了時との溶接品質をも向上させねばならなかった。   However, in conventional composite welding, for example, according to Patent Document 1, it is possible to perform welding similar to laser welding with a large output with an inexpensive welding apparatus without increasing the laser output and causing an increase in the apparatus price. However, in actual welding, not only the stable main welding period but also the welding quality at the start and end of welding had to be improved.

また、特許文献２によれば、溶接終了時のレーザ照射がアーク放電より長くなりすぎると、溶接終了時のクレータサイズが大きくなりすぎる可能性があり、溶け落ちが発生したり、材料によってはクレータ割れが発生したりする恐れがあった。   Further, according to Patent Document 2, if the laser irradiation at the end of welding becomes too longer than the arc discharge, the crater size at the end of welding may become too large. There was a risk of cracking.

さらに、特許文献３によれば、アーク放電が開始する前にレーザによる先行照射を必要とするため、溶接点数の多い自動溶接ではタクトタイムが長くなってしまう恐れがあった。   Further, according to Patent Document 3, since prior irradiation with a laser is required before arc discharge starts, there is a possibility that the tact time may be increased in automatic welding with a large number of welding points.

本発明は、上記従来の技術の問題点に鑑み、溶接開始時には溶接ワイヤと被溶接物の溶接位置との間にアークが発生し、溶接電流が流れたタイミングを検知した後、直ちにレーザ光を出力するが、溶接終了時にはレーザ光を停止させてから所定時間が経過した後に、アークを停止させるよう制御を行う複合溶接装置とその溶接方法を提供することにある。   In the present invention, in view of the above-described problems of the prior art, an arc is generated between a welding wire and a welding position of an object to be welded at the start of welding, and a laser beam is emitted immediately after detecting the timing at which the welding current flows. The present invention provides a composite welding apparatus and a welding method for controlling the arc so that the arc is stopped after a predetermined time has elapsed since the laser beam was stopped at the end of welding.

上記目的を達成するために、本発明の複合溶接装置は、レーザ光を発生して、被溶接物の溶接位置に照射するレーザ発生手段と、溶接ワイヤを被溶接物の溶接位置に送給して、前記溶接ワイヤと前記被溶接物との間にアークを発生させるアーク発生手段と、前記アーク発生時の溶接電流を検知する溶接電流検知手段と、前記レーザ発生手段と前記アーク発生手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、溶接開始時には前記溶接電流を検知すると前記レーザ光を出力し、溶接終了時には前記レーザ光を停止するとともに所定時間経過後に前記アークの出力を停止させ、レーザ光を停止させてから所定時間だけ溶接ワイヤのバーンバック処理またはクレータ処理を行うため、複合溶接の溶接開始部及び溶接終了部において安定した溶接品質を得ることができる。 In order to achieve the above object, the composite welding apparatus of the present invention generates a laser beam and irradiates the welding position of the workpiece to be welded, and feeds a welding wire to the welding position of the workpiece. An arc generating means for generating an arc between the welding wire and the workpiece, a welding current detecting means for detecting a welding current when the arc is generated, and controlling the laser generating means and the arc generating means. Control means for outputting the laser beam when the welding current is detected at the start of welding, stopping the laser beam at the end of welding and stopping the output of the arc after a predetermined time , to perform only a burn back process or crater processing of the welding wire a predetermined time after the laser beam is stopped, stable welding products in the welding starting portion and the welding end portions of the hybrid welding It is possible to obtain.

また、被溶接物の溶接位置に照射するレーザ光と、前記被溶接物の溶接位置に溶接ワイヤを供給してアーク放電によって被溶接物を溶接するアーク溶接との複合溶接を同時に行い、溶接開始時には溶接電流が流れるとレーザ光を出力し、溶接終了時は前記レーザ光を停止させてから所定時間が経過した後にアーク溶接を停止させ、溶接電流が流れてから出力されるレーザ出力は、所定時間だけ本溶接時に照射されるレーザ光の出力より高い方法のため、複合溶接の溶接開始部及び溶接終了部において安定した溶接品質を得ることができる。 Also, simultaneous welding is performed by simultaneously performing laser welding to irradiate the welding position of the workpiece and arc welding for supplying a welding wire to the welding position of the workpiece and welding the workpiece by arc discharge. Sometimes when a welding current flows, a laser beam is output. At the end of welding, arc welding is stopped after a predetermined time has elapsed since the laser beam was stopped, and the laser output output after the welding current flows is a predetermined value. Since the method is higher than the output of the laser beam irradiated during the main welding for the time , stable welding quality can be obtained at the welding start portion and welding end portion of the composite welding.

以上のように、本発明の複合溶接装置によれば、レーザ光を発生して、被溶接物の溶接位置に照射するレーザ発生手段と、溶接ワイヤを被溶接物の溶接位置に送給して、前記溶接ワイヤと前記被溶接物との間にアークを発生させるアーク発生手段と、前記アーク発生時の溶接電流を検知する溶接電流検知手段と、前記レーザ発生手段と前記アーク発生手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、溶接開始時には前記溶接電流を検知すると前記レーザ光を出力し、溶接終了時には前記レーザ光を停止するとともに所定時間経過後に前記アークの出力を停止させるため、アークスタートを良くすると共にクレータ部の形状を得ることができ、複合溶接の溶接開始部及び溶接終了部において安定した溶接品質を得ることができる。   As described above, according to the composite welding apparatus of the present invention, the laser generating means for generating laser light and irradiating the welding position of the workpiece to be welded, and the welding wire is fed to the welding position of the workpiece to be welded. Controlling an arc generating means for generating an arc between the welding wire and the workpiece, a welding current detecting means for detecting a welding current when the arc is generated, the laser generating means and the arc generating means. Control means, the control means outputs the laser light when the welding current is detected at the start of welding, stops the laser light at the end of welding and stops the output of the arc after a predetermined time, The arc start can be improved and the shape of the crater portion can be obtained, and stable welding quality can be obtained at the welding start portion and the welding end portion of the composite welding.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図を用いて説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における複合溶接装置を示すブロック図である。１は、レーザ発振器２とレーザ伝送手段３と集光光学手段４とからなり、レーザ光５を被溶接物６の溶接位置に照射するレーザ発生手段である。レーザ発振器２は、外部の制御装置、例えば制御手段１３によってそのレーザ出力値及びレーザ出力タイミングを制御できる。制御手段１３としてはパソコンやシーケンサが考えられる。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a composite welding apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. Reference numeral 1 denotes a laser generating unit that includes a laser oscillator 2, a laser transmission unit 3, and a condensing optical unit 4, and irradiates a welding position of a workpiece 6 with a laser beam 5. The laser oscillator 2 can control its laser output value and laser output timing by an external control device, for example, control means 13. As the control means 13, a personal computer or a sequencer can be considered.

レーザ伝送手段３は、光ファイバーであってもよく、レンズより組み合わせた伝送系であってもよい。また、集光光学手段４は、単数あるいは複数のレンズより構成されてもよい。７は、ワイヤ送給手段８によって溶接トーチ９を通して被溶接物６の溶接位置に送給される溶接ワイヤである。   The laser transmission means 3 may be an optical fiber or a transmission system combined with a lens. The condensing optical means 4 may be composed of a single lens or a plurality of lenses. A welding wire 7 is fed to the welding position of the workpiece 6 through the welding torch 9 by the wire feeding means 8.

１０はアーク発生手段で、溶接開始時にはワイヤ送給手段８を制御して、溶接ワイヤ７を溶接トーチ９を通して被溶接物６の溶接位置に向かって送給し、溶接ワイヤ７と被溶接物６との間に溶接アーク１１を発生するよう制御するが、溶接終了時にはワイヤ送給手段８を制御して、ワイヤ送給を停止すると共に、溶接アーク１１を消弧するよう制御する。   An arc generating means 10 controls the wire feeding means 8 at the start of welding, and feeds the welding wire 7 through the welding torch 9 toward the welding position of the workpiece 6 so that the welding wire 7 and the workpiece 6 are welded. Is controlled so as to generate the welding arc 11 between them, but at the end of welding, the wire feeding means 8 is controlled to stop the wire feeding and to control to extinguish the welding arc 11.

アーク発生手段１０は、トーチ９を通して溶接ワイヤ７に電力を供給して、被溶接物６との間にアークを発生させる。また、アーク発生手段１０は、制御手段１３によってその出力値及び出力タイミングが制御される。   The arc generating means 10 supplies electric power to the welding wire 7 through the torch 9 and generates an arc between the workpiece 6 and the arc. Further, the output value and output timing of the arc generating means 10 are controlled by the control means 13.

１２は、アーク発生手段１０と被溶接物６との間に接続され、溶接アーク１１に溶接電流が流れたかどうか、あるいは流れたタイミングを検知する電流検知手段である。電流検知手段１２として、ＣＴ（カレント・トランス）あるいはホール素子などを使用する。   A current detection unit 12 is connected between the arc generation unit 10 and the workpiece 6 and detects whether or not a welding current flows through the welding arc 11 or the timing at which the welding current flows. As the current detection means 12, a CT (current transformer) or a Hall element is used.

なお、電流検知手段１２は、アーク発生手段１０と被溶接物６との間に接続された構成で説明したが、アーク発生手段１０とトーチ９との間に接続してもよい。   The current detection unit 12 has been described as being connected between the arc generation unit 10 and the workpiece 6, but may be connected between the arc generation unit 10 and the torch 9.

制御手段１３は、溶接開始時には溶接起動手段１４からの溶接開始信号を受けてから、溶接の開始信号をアーク発生手段１０に出力し、そして、電流検知手段１２から溶接電流が流れたタイミングを検知した電流検知信号を受けてから、直ちにレーザ出力の開始信号をレーザ発生手段１に出力し、レーザ出力を開始させるよう制御を行うが、溶接終了時には溶接起動手段１４からの溶接終了信号を受けてから、直ちにレーザ出力の停止信号をレーザ発生手段１に出力してレーザ出力を停止する。そして、所定時間が経過した後に、溶接終了信号をアーク発生手段１０に出力して、溶接を終了するよう制御を行う。   The control means 13 receives a welding start signal from the welding start means 14 at the start of welding, outputs a welding start signal to the arc generation means 10, and detects the timing at which the welding current flows from the current detection means 12. After receiving the current detection signal, a laser output start signal is immediately output to the laser generating means 1 and control is performed to start the laser output. At the end of welding, a welding end signal is received from the welding starting means 14. Then, a laser output stop signal is immediately output to the laser generating means 1 to stop the laser output. Then, after a predetermined time has elapsed, a welding end signal is output to the arc generating means 10 and control is performed so as to end welding.

本実施の形態の動作について、図２を参照しつつ説明する。図２（ａ）は溶接起動手段１４の出力信号のＯＮ／ＯＦＦタイミング図、図２（ｂ）はワイヤ送給手段８の出力ＯＮ／ＯＦＦのタイミング図、図２（ｃ）はアーク発生手段１０の溶接出力のＯＮ／ＯＦＦタイミング図、図２（ｄ）は電流検知手段１２の電流検知信号のＯＮ／ＯＦＦタイミング図、図２（ｅ）はレーザ発生手段１の出力ＯＮ／ＯＦＦのタイミング図、である。   The operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. 2 (a) is an ON / OFF timing diagram of the output signal of the welding activation means 14, FIG. 2 (b) is an output ON / OFF timing diagram of the wire feeding means 8, and FIG. 2 (c) is an arc generating means 10. 2 (d) is an ON / OFF timing diagram of the current detection signal of the current detection means 12, FIG. 2 (e) is an output ON / OFF timing diagram of the laser generation means 1, It is.

図２（ａ）では、溶接開始から溶接終了までの全溶接期間の溶接起動手段１４の出力信号を同一のＨＩＧＨレベル（実線）としているが、溶接開始時あるいは溶接終了時の所定時間のみＨＩＧＨレベル（点線で示す、Ｐ１とＰ２）あるいはＬＯＷレベル（時間軸とほぼ重なる）として、ＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベル（あるいはＨＩＧＨレベルからＬＯＷレベル）への切り替えエッジを使用して、溶接開始あるいは溶接終了の出力信号として使用してもよい。   In FIG. 2 (a), the output signal of the welding activation means 14 in the entire welding period from the start of welding to the end of welding is set to the same HIGH level (solid line), but the HIGH level only during a predetermined time at the start of welding or at the end of welding. (P1 and P2 indicated by dotted lines) or LOW level (substantially overlaps the time axis), using a switching edge from LOW level to HIGH level (or HIGH level to LOW level), output of welding start or welding end It may be used as a signal.

溶接起動手段１４が操作され、溶接開始が選択された時の動作について説明する。溶接開始が選択されると、溶接起動手段１４は、図２（ａ）に示す溶接ＯＮ信号を制御手段１
３に出力する。制御手段１３は、溶接起動手段１４からの溶接ＯＮ信号を受けると、溶接ＯＮ信号をアーク発生手段１０に出力する。アーク発生手段１０は、図２（ｂ）と図２（ｃ）とに示すように、制御手段１３からの溶接ＯＮ信号を受けると、ワイヤ送給手段８を制御して、溶接トーチ９を通して溶接ワイヤ７を被溶接物６の溶接位置に向かって送給し、溶接ワイヤ７と被溶接物６との間に溶接アーク１１を発生するよう溶接出力を制御する。 The operation when the welding starting means 14 is operated and the welding start is selected will be described. When the welding start is selected, the welding activation means 14 sends the welding ON signal shown in FIG.
3 is output. When the control means 13 receives the welding ON signal from the welding activation means 14, it outputs the welding ON signal to the arc generation means 10. As shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c), when the arc generating means 10 receives the welding ON signal from the control means 13, the arc generating means 10 controls the wire feeding means 8 and welds through the welding torch 9. The wire 7 is fed toward the welding position of the workpiece 6 and the welding output is controlled so that a welding arc 11 is generated between the welding wire 7 and the workpiece 6.

溶接起動手段１４の溶接ＯＮ信号とワイヤ送給手段８の出力ＯＮ信号との間の時間差Δｔ１は、アーク発生手段１０が制御手段１３からの溶接ＯＮ信号を受けてから、諸条件のセットや諸シーケンスのセットなどを実施するための時間とハード構成から避けられない信号伝達時間の総和である。   The time difference Δt1 between the welding ON signal of the welding starting means 14 and the output ON signal of the wire feeding means 8 is determined by setting various conditions after the arc generating means 10 receives the welding ON signal from the control means 13 and various conditions. This is the total of the signal transmission time that is unavoidable from the hardware configuration and the time for executing the sequence set.

溶接ワイヤ７と被溶接物６の溶接位置との間に溶接アーク１１が発生すると、溶接電流が流れるので、図２（ｄ）に示すように、電流検知手段１２はそれを検知して、電流検知信号として制御手段１３に出力する。ワイヤ送給手段８の出力ＯＮ信号、あるいはアーク発生手段１０の出力ＯＮ信号と電流検知手段１２の電流検知信号との間の時間差Δｔ２は、溶接ワイヤ７の送給開始から溶接ワイヤ７が被溶接物６の溶接位置に接触して、電流が流れ始まるまでの時間であり、この間、アーク発生手段１０は無負荷電圧と呼ばれる電圧を溶接ワイヤ７と被溶接物６との間にかけている。   When a welding arc 11 is generated between the welding wire 7 and the welding position of the work piece 6, a welding current flows. Therefore, as shown in FIG. It outputs to the control means 13 as a detection signal. The time difference Δt2 between the output ON signal of the wire feeding means 8 or the output ON signal of the arc generating means 10 and the current detection signal of the current detecting means 12 indicates that the welding wire 7 is welded from the start of feeding the welding wire 7. This is the time until the current starts to flow after contacting the welding position of the object 6. During this time, the arc generating means 10 applies a voltage called no-load voltage between the welding wire 7 and the workpiece 6.

制御手段１３は、電流検知信号を受けると、直ちにレーザ出力開始信号をレーザ発生手段１に出力する。図２（ｅ）に示すように、レーザ発生手段１は、制御手段１３からのレーザ照射開始信号を受けると、直ちにレーザ照射を開始するように動作する。   When the control means 13 receives the current detection signal, it immediately outputs a laser output start signal to the laser generation means 1. As shown in FIG. 2E, when the laser generating means 1 receives the laser irradiation start signal from the control means 13, the laser generating means 1 operates to start laser irradiation immediately.

図示していないが、図２（ｄ）に示す電流検知手段１２の電流検知信号と、図２（ｅ）に示すレーザ発生手段１の出力ＯＮ信号との間には、ハード構成から避けられない、極短い時間の時間差がある以外、ほとんど時間差がない。以上の構成と動作によれば、溶接開始時に発生した直後の溶接アーク１１がレーザ照射の助けによって安定化することができる。   Although not shown, the hardware configuration is inevitable between the current detection signal of the current detection unit 12 shown in FIG. 2D and the output ON signal of the laser generation unit 1 shown in FIG. There is almost no time difference except for a very short time difference. According to the above configuration and operation, the welding arc 11 immediately after the start of welding can be stabilized with the aid of laser irradiation.

レーザ照射によってアークが安定化される原理について、図３を参照しつつ説明する。図３（ａ）は従来のアーク溶接の本溶接中の安定したアーク形態、図３（ｂ）は従来のアーク溶接の溶接開始時の不安定なアーク形態、図３（ｃ）は実施の形態１における溶接開始時の安定したアーク形態である。図示していないが、溶接開始時の動作は、通常以下の通りのものである。   The principle that the arc is stabilized by laser irradiation will be described with reference to FIG. 3A is a stable arc configuration during main welding of conventional arc welding, FIG. 3B is an unstable arc configuration at the start of welding in conventional arc welding, and FIG. 3C is an embodiment. 1 is a stable arc form at the start of welding in FIG. Although not shown, the operation at the start of welding is usually as follows.

溶接ワイヤ７がワイヤ送給手段８によって被溶接物６の溶接位置へ送給されると同時に、前述した通り、溶接ワイヤ７と被溶接物６との間にアーク発生手段１０によって無負荷電圧と呼ばれる電圧が印加される。この状態が続くと、やがて溶接ワイヤ７が被溶接物６と接触して、短絡する。その瞬間、溶接ワイヤ７と被溶接物６の溶接位置との接触部分に高い電流密度の溶接電流が流れるので、溶接ワイヤ７の先端が極短い時間に溶融し、溶接アーク１１に移行していく。   At the same time as the welding wire 7 is fed to the welding position of the workpiece 6 by the wire feeding means 8, no-load voltage is applied between the welding wire 7 and the workpiece 6 by the arc generating means 10 as described above. A voltage called is applied. When this state continues, the welding wire 7 comes into contact with the workpiece 6 and short-circuits. At that moment, since a welding current having a high current density flows through the contact portion between the welding wire 7 and the welding position of the workpiece 6, the tip of the welding wire 7 is melted in a very short time and moves to the welding arc 11. .

本溶接中では、図３（ａ）に示すように、溶接アーク１１が溶接ワイヤ７のほぼ延長線上に発生し、被溶接物６の溶接位置に広がった円錐状の形態を呈する。   During the main welding, as shown in FIG. 3A, the welding arc 11 is generated substantially on the extension line of the welding wire 7, and takes a conical shape spreading to the welding position of the workpiece 6.

しかし、溶接が開始した直後に発生した溶接アーク１１は、安定状態になるまでの過渡状態のアークであり、必ずしも図３（ａ）に示すような、安定したアークになるとは限らない。図３（ｂ）に示すように、溶接ワイヤ７の延長線上から外れた被溶接物の表面位置から溶接アーク１１になることもある。   However, the welding arc 11 generated immediately after the start of welding is a transient arc until a stable state is reached, and is not necessarily a stable arc as shown in FIG. As shown in FIG. 3B, the welding arc 11 may be formed from the surface position of the workpiece to be removed that is out of the extension line of the welding wire 7.

短絡からアークへ移行した直後のアークは、溶接ワイヤ７と被溶接物６の溶接位置とが接触する前の溶接ワイヤ７の先端状態や被溶接物６の溶接位置の表面状態、などによっても影響され、場合によっては不安定なアークになることがある。このような不安定状態の溶接アーク１１は、溶接ワイヤ７の延長線上から更に離れていき、アーク切れを起こしてしまう恐れがあった。   The arc immediately after the transition from the short circuit to the arc is affected by the tip state of the welding wire 7 before the welding wire 7 and the welding position of the workpiece 6 are in contact, the surface condition of the welding position of the workpiece 6, and the like. In some cases, the arc may become unstable. The welding arc 11 in such an unstable state is further away from the extension line of the welding wire 7, and there is a risk of causing an arc break.

また、このような不安定状態の溶接アーク１１は、通常の安定状態のアークよりアーク長が伸び、アーク温度が低下し、溶接ワイヤ７を十分に溶融することができないこともある。   Moreover, the welding arc 11 in such an unstable state has a longer arc length and a lower arc temperature than a normal stable arc, and the welding wire 7 may not be sufficiently melted.

結果的に、溶接ワイヤ７が被溶接物６の溶接位置と再び短絡してしまい、アークが消えてしまう。一方、従来におけるアーク溶接の溶接開始時のアーク形態に対して、図１に示す構成で行った複合溶接の溶接開始時のアーク形態では、図３（ｃ）に示すように、溶接アーク１１はレーザ誘起プラズマ１５の作用によって安定化される。   As a result, the welding wire 7 is again short-circuited with the welding position of the work 6 and the arc disappears. On the other hand, in the arc form at the start of welding in the composite welding performed in the configuration shown in FIG. 1 as compared with the arc form at the start of welding in arc welding in the past, as shown in FIG. It is stabilized by the action of the laser-induced plasma 15.

その理由は、以下の通りである。レーザが照射されると、被溶接物表面の局部の温度が急激に上昇するので、表面温度が金属の沸点に達したところから激しい蒸発が発生し、金属蒸気を形成する。金属蒸気が更にエネルギーを吸収して電離すると、プラズマを形成する。いわゆる、レーザ誘起プラズマ１５の形成である。レーザ誘起プラズマ１５が形成されると、その領域の導電性が増加するので、短絡から移行した直後のアークがレーザ誘起プラズマ１５の領域を通して放電しやすくなり、安定化する。   The reason is as follows. When the laser is irradiated, the local temperature on the surface of the workpiece to be welded rises rapidly, so that violent evaporation occurs when the surface temperature reaches the boiling point of the metal to form metal vapor. When the metal vapor further absorbs energy and ionizes, it forms a plasma. This is so-called laser-induced plasma 15 formation. When the laser-induced plasma 15 is formed, the conductivity of the region increases, so that the arc immediately after shifting from the short circuit is easily discharged through the region of the laser-induced plasma 15 and is stabilized.

溶接起動手段１４が操作され、溶接終了が選択された時の動作について、図２を参照しつつ説明する。溶接終了が選択されると、図２（ａ）に示すように、溶接起動手段１４は溶接ＯＦＦ信号を制御手段１３に出力する。制御手段１３は、溶接起動手段１４からの溶接ＯＦＦ信号を受けると、溶接ＯＦＦ信号をレーザ発生手段１に出力する。レーザ発生手段１は、制御手段１３からの溶接ＯＦＦ信号を受けると、直ちにレーザ出力を停止するよう動作する。   The operation when the welding activation means 14 is operated and the end of welding is selected will be described with reference to FIG. When the end of welding is selected, the welding activation means 14 outputs a welding OFF signal to the control means 13 as shown in FIG. When receiving the welding OFF signal from the welding activation means 14, the control means 13 outputs a welding OFF signal to the laser generating means 1. Upon receiving the welding OFF signal from the control means 13, the laser generating means 1 operates to immediately stop the laser output.

また、図２（ｂ）と図２（ｃ）に示すように、制御手段１３は、溶接起動手段１４からの溶接ＯＦＦ信号を受けてから、ある予め設定した時間、Δｔ３が経過した後に、アーク発生手段１０に溶接ＯＦＦ信号を出力する。アーク発生手段１０は、制御手段１３からの溶接ＯＦＦ信号を受けると、直ちにワイヤ送給手段８によるワイヤ送給を停止すると共に、溶接出力を停止するよう動作する。   Further, as shown in FIGS. 2B and 2C, the control means 13 receives the welding OFF signal from the welding activation means 14, and after Δt3 has elapsed for a predetermined time, A welding OFF signal is output to the generating means 10. Upon receiving the welding OFF signal from the control means 13, the arc generating means 10 immediately stops the wire feeding by the wire feeding means 8 and operates to stop the welding output.

図２（ｂ）と図２（ｃ）において、ワイヤ送給手段８の出力ＯＦＦのタイミングとアーク発生手段１０の出力ＯＦＦのタイミングを同期にしているが、実際の溶接では、溶接ワイヤ７の送給速度が速い溶接条件で溶接を行うと、ワイヤ送給手段８の慣性、あるいは溶接トーチ９と溶接ワイヤ７との間に隙間が存在するので、ワイヤ送給手段８の出力信号がＯＦＦになってから溶接ワイヤ７の先端部が完全に止まるまで、被溶接物６の溶接位置に向かって溶接ワイヤ７の先端がわずかに送られる。この間に送られてきたワイヤの長さが短い場合は特に問題にならないが、長い場合は、その分のワイヤを溶融する必要がある。   2 (b) and 2 (c), the output OFF timing of the wire feeding means 8 and the output OFF timing of the arc generating means 10 are synchronized, but in actual welding, the welding wire 7 is fed. If welding is performed under welding conditions where the feeding speed is high, there is a gap between the inertia of the wire feeding means 8 or the welding torch 9 and the welding wire 7, so that the output signal of the wire feeding means 8 is turned off. Until the tip of the welding wire 7 completely stops, the tip of the welding wire 7 is slightly fed toward the welding position of the workpiece 6. If the length of the wire sent during this time is short, there is no particular problem, but if it is long, it is necessary to melt that much wire.

これは、いわゆる、バーンバック処理である。このバーンバック処理は、Δｔ３期間のワイヤ送給速度を通常溶接中のワイヤ送給速度より遅くして、Δｔ３中で完了させてもよい。また、Δｔ３期間が完了した直後に行ってもよい。その時、図２に対応するタイミング図を図４に示し、以下、図２と異なる部分のみ、説明する。   This is a so-called burnback process. This burnback process may be completed during Δt3 by making the wire feed speed during the Δt3 period slower than the wire feed speed during normal welding. Alternatively, it may be performed immediately after the Δt3 period is completed. At that time, a timing chart corresponding to FIG. 2 is shown in FIG. 4, and only the portions different from FIG. 2 will be described below.

図４では、Δｔ３期間が終了した時点のワイヤ送給手段８の出力信号がＯＦＦとなる。
図４（ｃ）に示すように、その後のΔｔ４期間では、ワイヤ送給手段８の慣性、あるいは溶接トーチ９と溶接ワイヤ７との間に隙間が存在するために送られてきたワイヤを全部溶融させてしまうよう、アーク発生手段１０が溶接出力を供給している。 In FIG. 4, the output signal of the wire feeding means 8 at the time when the Δt3 period ends is turned OFF.
As shown in FIG. 4 (c), in the subsequent Δt4 period, all the wires sent because the inertia of the wire feeding means 8 or a gap exists between the welding torch 9 and the welding wire 7 are melted. The arc generating means 10 supplies the welding output so as to prevent the welding power from being generated.

以上に示すような、溶接起動手段１４が操作され溶接終了が選択された時の動作は、溶接走行をしながらしてもよいが、溶接終了時のクレータ上で行ってもよい。   As described above, the operation when the welding activation means 14 is operated and the end of welding is selected may be performed while the welding is being performed, or may be performed on a crater at the end of welding.

本実施の形態では、図１に示すように、溶接開始時には溶接ワイヤと被溶接物の溶接位置との間にアークが発生し、溶接電流が流れたタイミングを検知した後、直ちにレーザ光を出力することによってアークスタートを良くすると共に、溶接終了時にはレーザ光を停止させてから所定時間が経過した後に、アークを停止させる制御を行うことによって良好なクレータ部形状を得ることができ、複合溶接の溶接開始部及び溶接終了部において安定した溶接品質を得ることができる。   In this embodiment, as shown in FIG. 1, an arc is generated between the welding wire and the welding position of the work piece at the start of welding, and the laser beam is output immediately after detecting the timing when the welding current flows. As a result, the arc start is improved, and after the predetermined time has elapsed since the laser beam was stopped at the end of welding, a good crater shape can be obtained by performing control to stop the arc. Stable welding quality can be obtained at the welding start portion and the welding end portion.

本実施の形態では、レーザ発生手段としては、半導体レーザ装置、ＹＡＧレーザ装置、ファイバレーザ装置またはＣＯ２レーザ装置を使用することができる。半導体レーザ、ＹＡＧレーザまたはＣＯ２レーザの出力は、パルス状の出力であってもよい。   In this embodiment, a semiconductor laser device, a YAG laser device, a fiber laser device, or a CO2 laser device can be used as the laser generating means. The output of the semiconductor laser, YAG laser, or CO2 laser may be a pulsed output.

また、本実施の形態では、アーク発生手段としては、ＭＡＧ溶接装置あるいはＭＩＧ溶接装置を使用することができる。ＭＡＧ溶接装置のシールドガスとしては、ＣＯ２あるいはＣＯ２とアルゴンの混合ガスを使用してもよい。ＭＩＧ溶接装置のシールドガスとしては、アルゴンガスあるいは少量のＣＯ２、Ｏ２を添加したアルゴン混合ガスを使用してもよい。ＭＡＧ溶接装置あるいはＭＩＧ溶接装置の出力は、パルス状の出力であってもよい。   Moreover, in this Embodiment, a MAG welding apparatus or a MIG welding apparatus can be used as an arc generation means. As a shielding gas for the MAG welding apparatus, CO2 or a mixed gas of CO2 and argon may be used. As the shielding gas for the MIG welding apparatus, argon gas or an argon mixed gas to which a small amount of CO 2 and O 2 is added may be used. The output of the MAG welding apparatus or MIG welding apparatus may be a pulsed output.

また、本実施の形態では、レーザ照射位置としては、溶接ワイヤが被溶接物に当たる位置付近とすることができる。これは、アークスタート時にはアークは溶接ワイヤが被溶接物に当たる位置付近から発生するので、その付近にレーザを照射すると、図３に基づいて説明した通り、アークスタートを安定化させる効果が確実に得られるためである。   In the present embodiment, the laser irradiation position can be near the position where the welding wire hits the workpiece. This is because the arc is generated near the position where the welding wire hits the work piece at the time of the arc start, and as described with reference to FIG. Because it is.

また、本実施の形態では、レーザ照射位置としては、アーク発生手段で生じた溶融池の溶接方向の前方付近とすることができる。   In the present embodiment, the laser irradiation position can be near the front in the welding direction of the weld pool generated by the arc generating means.

また、本実施の形態では、溶接終了時の動作に関しては、レーザ光を停止させてからアークを完全に停止させるまでの所定時間Δｔ３の期間にてクレータ処理を行うことができる。クレータ処理は、溶接中にアークあるいはレーザによって窪んだ溶融池を溶接終了後にそのまま残さないように、溶接終了前に通常溶接の溶接電流より低い溶接電流で溶接を行うことによって、窪んだ溶融池を埋めるために行われる処理のことである。   In the present embodiment, regarding the operation at the end of welding, the crater process can be performed during a predetermined time period Δt3 from when the laser beam is stopped until the arc is completely stopped. The crater treatment is performed by welding at a welding current lower than the welding current of normal welding before the end of welding so as not to leave the molten pool recessed by arc or laser during welding. It is a process performed to fill.

その目的は、溶融池を埋めることにあるため、レーザ照射を必要としない。したがって、クレータ部にはレーザ照射による余分な入熱が入ることがなく、入熱過大に起因するクレータ割れを防止することもできる。   The purpose is to fill the molten pool, so no laser irradiation is required. Therefore, excessive heat input due to laser irradiation does not enter the crater portion, and crater cracking due to excessive heat input can be prevented.

なお、上記実施の形態では、制御手段１３は、電流検知手段１２からの電流検知信号を受けてから、直ちにレーザ出力の開始信号をレーザ発生手段１に出力し、レーザ出力を開始させるよう制御を行うが、溶接終了時には溶接起動手段１４からの溶接終了信号を受けてから、直ちにレーザ出力の停止信号をレーザ発生手段１に出力してレーザ出力を停止し、そして、所定時間が経過した後に、溶接終了信号をアーク発生手段１０に出力して、溶接を終了するよう制御を行うとしたが、制御手段１３は、電流検知手段１２からの電流検知信号を受けてから、直ちにレーザ光を出力するようレーザ発生手段１を制御するが、ア
ーク発生手段１０は、制御手段１３がレーザ発生手段１からのレーザ光を停止させてから、所定時間が経過した後に、アークを停止させるよう制御を行ってもよい。 In the above embodiment, the control unit 13 receives the current detection signal from the current detection unit 12 and immediately outputs a laser output start signal to the laser generation unit 1 so as to start the laser output. However, at the end of welding, after receiving a welding end signal from the welding starting means 14, a laser output stop signal is immediately output to the laser generating means 1 to stop the laser output, and after a predetermined time has elapsed, Although the control is performed so as to output the welding end signal to the arc generation means 10 and finish the welding, the control means 13 outputs the laser beam immediately after receiving the current detection signal from the current detection means 12. The laser generating means 1 is controlled such that the arc generating means 10 is activated after a predetermined time has elapsed since the control means 13 stopped the laser light from the laser generating means 1. It may be controlled so as to stop the click.

また、上記実施の形態では、電流検知手段１２はアーク発生手段１０に組み込まれてもよい。   In the above embodiment, the current detection unit 12 may be incorporated in the arc generation unit 10.

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２における複合溶接装置を示すブロック図である。本実施の形態は、図１に示す実施の形態１における制御手段１３と溶接起動手段１４との代わりに、ロボット装置１６を使用したものである。 (Embodiment 2)
FIG. 5 is a block diagram showing a composite welding apparatus in Embodiment 2 of the present invention. In this embodiment, a robot device 16 is used instead of the control means 13 and the welding starting means 14 in the first embodiment shown in FIG.

なお、実施の形態１と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。   The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and different points will be mainly described.

ロボット装置１６は、溶接開始点では、溶接の開始信号をアーク発生手段１０に出力し、そして、電流検知手段１２から溶接電流が流れたタイミングを検知した電流検知信号を受けてから、直ちにレーザ出力の開始信号をレーザ発生手段１に出力し、レーザ光５を出力させると共に、溶接を開始するよう動作する。溶接終了点では、レーザ出力の終了信号をレーザ発生手段１に出力してレーザ照射を終了し、そして、所定時間が経過した後に、アーク出力の終了信号をアーク発生手段１０に出力して、溶接を終了するよう動作する。   The robot device 16 outputs a welding start signal to the arc generation means 10 at the welding start point, and immediately after receiving a current detection signal that detects the timing at which the welding current flows from the current detection means 12, laser output is performed. The start signal is output to the laser generating means 1 and the laser beam 5 is output, and the welding operation is started. At the welding end point, a laser output end signal is output to the laser generating means 1 to end the laser irradiation, and after a predetermined time has elapsed, an arc output end signal is output to the arc generating means 10 to perform welding. Works to exit.

本実施の形態では、図５に示すように、図１において制御手段１３と溶接起動手段１４との代わりに、ロボット装置１６を使用しても、同様の効果を得ることができる。このロボット装置１６は、多関節型溶接ロボットを使用するのが好適である。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the same effect can be obtained by using a robot device 16 instead of the control means 13 and the welding activation means 14 in FIG. 1. The robot device 16 is preferably an articulated welding robot.

（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３における複合溶接装置を示すブロック図である。本実施の形態は、図１に示す実施の形態１における制御手段１３とアーク発生手段１０との代わりに、溶接起動手段２４と電流検知手段１２との出力を入力とする制御手段２３と、溶接起動手段２４の出力を入力とするアーク発生手段１８とを使用したものである。 (Embodiment 3)
FIG. 6 is a block diagram showing a composite welding apparatus in Embodiment 3 of the present invention. In the present embodiment, instead of the control means 13 and the arc generation means 10 in the first embodiment shown in FIG. 1, the control means 23 that receives the outputs of the welding start means 24 and the current detection means 12, and the welding The arc generating means 18 that uses the output of the starting means 24 as an input is used.

なお、図１に示す実施の形態と同様の構成及び動作と作用効果を奏するところには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。   In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the place which has the structure, operation | movement, and effect similar to embodiment shown in FIG. 1, detailed description is abbreviate | omitted, and it demonstrates centering on a different part.

溶接開始時の動作について説明する。アーク発生手段１８は、溶接起動手段２４の溶接起動信号を受けてから、図示していないが、ワイヤ送給手段８を制御して、溶接トーチ９を通して溶接ワイヤ７を被溶接物６の溶接位置に向かって送給し、溶接ワイヤ７と被溶接物６との間に溶接アーク１１を発生するよう動作する。   The operation at the start of welding will be described. Although not shown, the arc generation means 18 controls the wire feeding means 8 after receiving the welding activation signal from the welding activation means 24 and passes the welding wire 7 through the welding torch 9 to the welding position of the workpiece 6. The welding arc 11 is operated to be generated between the welding wire 7 and the workpiece 6.

また制御手段２３は、溶接起動手段２４の溶接起動信号を受け、且つ、電流検知手段１２の電流検知信号を受けてから、直ちにレーザ出力の開始信号をレーザ発生手段１に出力して、レーザ出力を開始するよう動作する。   The control means 23 receives the welding start signal from the welding start means 24 and receives the current detection signal from the current detection means 12, and immediately outputs a laser output start signal to the laser generation means 1 for laser output. Works to start.

溶接終了時の動作について説明する。溶接終了時には溶接起動手段２４は、溶接終了信号を制御手段２３とアーク発生手段１８とに出力する。制御手段２３は、溶接起動手段２４の溶接終了信号を受けてから、直ちにレーザ出力の停止信号をレーザ発生手段１に出力し、レーザ出力を停止するよう動作する。   The operation at the end of welding will be described. At the end of welding, the welding activation means 24 outputs a welding end signal to the control means 23 and the arc generating means 18. After receiving the welding end signal from the welding starting means 24, the control means 23 immediately outputs a laser output stop signal to the laser generating means 1 and operates to stop the laser output.

一方、アーク発生手段１８は、溶接起動手段２４の溶接終了信号を受けてから、所定時間が経過した後に、溶接終了信号をワイヤ送給手段８に送って、ワイヤ送給を停止するよ
う動作すると共に、溶接アーク１１への溶接出力を停止する。前記所定時間は、図２と図４とのΔｔ３あるいは、図４のΔｔ４に相当するものを使用してよい。 On the other hand, the arc generating means 18 operates to send a welding end signal to the wire feeding means 8 and stop the wire feeding after a predetermined time has elapsed after receiving the welding end signal from the welding activation means 24. At the same time, the welding output to the welding arc 11 is stopped. As the predetermined time, Δt3 in FIGS. 2 and 4 or a time corresponding to Δt4 in FIG. 4 may be used.

本実施の形態では、図６に示すように、図１において制御手段１３とアーク発生手段１０との替わりに、溶接起動手段２４と電流検知手段１２との出力を入力とする制御手段２３と、溶接起動手段２４の出力を入力とするアーク発生手段１８とを使用しても、同様の効果を得ることができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 6, instead of the control means 13 and the arc generation means 10 in FIG. 1, the control means 23 that receives the outputs of the welding activation means 24 and the current detection means 12, The same effect can be obtained by using the arc generating means 18 that receives the output of the welding starting means 24 as an input.

（実施の形態４）
図７は本発明の実施の形態４における複合溶接装置を示すブロック図である。本実施の形態は、図１に示す実施の形態１における制御手段１３の代わりに、電流検知直後の所定期間及び本溶接中のレーザ発生手段１のレーザ出力を設定する出力設定部１９と、溶接開始時に通常溶接時よりも高いレーザ出力を出力する所定期間を設定する初期時間設定部２０と、制御部２１とを備えた制御手段３３を使用したものである。 (Embodiment 4)
FIG. 7 is a block diagram showing a composite welding apparatus in Embodiment 4 of the present invention. In the present embodiment, instead of the control means 13 in the first embodiment shown in FIG. 1, an output setting unit 19 for setting the laser output of the laser generating means 1 during a predetermined period immediately after current detection and the main welding, and welding. The control means 33 provided with the initial time setting part 20 which sets the predetermined period which outputs a laser output higher than the time of normal welding at the start, and the control part 21 is used.

なお、図１に示す実施の形態１と同様の構成及び動作と作用効果を奏するところには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。   In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the place which has the structure, operation | movement, and effect similar to Embodiment 1 shown in FIG. 1, detailed description is abbreviate | omitted, and it demonstrates centering on a different part.

制御手段３３の動作について、図８を参照しつつ説明する。図８（ａ）は電流検知手段１２の電流検知信号のＯＮ／ＯＦＦタイミング図、図８（ｂ）はレーザ発生手段１の出力ＯＮ／ＯＦＦのタイミング図、図８（ｃ）はレーザ発生手段１のレーザ出力、である。   The operation of the control means 33 will be described with reference to FIG. 8A is an ON / OFF timing chart of the current detection signal of the current detection means 12, FIG. 8B is a timing chart of output ON / OFF of the laser generation means 1, and FIG. Laser output.

図８（ｃ）に示すように、電流検知直後の所定時間Δｔ５における初期レーザ出力Ｐiniと通常溶接時の通常レーザ出力Ｐwとは出力設定部１９によって設定され、また、電流検知直後に出力するレーザ出力Ｐiniの所定時間は初期時間設定部２０によって設定され、制御部２１に出力される。図８（ｃ）に示すように、アーク発生手段１によってアークが発生し、溶接電流が流れたタイミングｔ0からｔ1までの所定時間（Δｔ５）では、初期レーザ出力Ｐiniが出力される。 As shown in FIG. 8 (c), the normal laser power P w in the initial laser power P ini and usually welded at predetermined time Δt5 immediately the current detection is set by the output setting unit 19, also, the output immediately after current detection The predetermined time of the laser output P ini to be set is set by the initial time setting unit 20 and output to the control unit 21. As shown in FIG. 8C, the initial laser output P ini is output at a predetermined time (Δt5) from timing t 0 to t 1 when an arc is generated by the arc generating means 1 and the welding current flows.

この期間のレーザ出力Ｐiniは、本溶接中のレーザ出力Ｐwより高く設定されるため、本溶接中よりも強いレーザ誘起プラズマを発生させることができ、短絡状態からアーク状態に移行した直後のアークをより安定しやすくすることができる。 Since the laser output P ini during this period is set higher than the laser output P w during the main welding, it is possible to generate a stronger laser-induced plasma than during the main welding and immediately after the transition from the short circuit state to the arc state. The arc can be made more stable.

本実施の形態では、図７に示すように、図１に示す実施の形態１における制御手段１３の代わりに、制御手段３３を使用することによって、複合溶接の溶接開始部及び溶接終了部において安定した溶接品質をより確実に得ることができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the control means 33 is used in place of the control means 13 in the first embodiment shown in FIG. The weld quality can be obtained more reliably.

本実施の形態では、初期レーザ出力Ｐiniを出力する所定期間Δｔ５は、被溶接物の板厚、材質または表面状態に応じて設定してもよい。 In this embodiment, the predetermined period Δt5 for outputting the initial laser output P ini is the thickness of the weld object may be set according to the material or surface condition.

その理由は、以下の通りである。被溶接物材質あるいはその表面状態によってレーザの吸収率が変化し、レーザ照射位置における被溶接物の温度上昇が変わる。また、同一のレーザパワーが与えられたとしても、被溶接物の板厚によってその温度上昇が変わる。被溶接物表面の温度上昇が変わると、レーザ誘起プラズマの発生状態も変わってしまう。前述の通り、レーザ誘起プラズマの発生は、アークスタート時に短絡からアーク状態に移行した直後のアークを安定化させる原因なので、初期レーザ出力Ｐiniを出力する所定期間Δｔ５は、被溶接物の板厚、材質または表面状態に応じて設定することが望ましい。 The reason is as follows. The laser absorptance changes depending on the material to be welded or the surface state thereof, and the temperature rise of the workpiece at the laser irradiation position changes. Even if the same laser power is applied, the temperature rise varies depending on the thickness of the workpiece. When the temperature rise on the surface of the workpiece changes, the generation state of the laser-induced plasma also changes. As described above, generation of the laser-induced plasma, since the arc immediately after transition from a short circuit to an arc state during arc start cause of stabilizing a predetermined period Δt5 for outputting the initial laser output P ini is the thickness of the object to be welded It is desirable to set according to the material or surface condition.

なお、初期レーザ出力Ｐiniを出力する所定期間Δｔ５は、アーク発生手段１の溶接出力に応じて設定してもよい。その理由として、以下のことが挙げられる。アーク発生手段
１より発生した溶接アーク１１は（図３参照）、溶接出力、例えば溶接電流の大小によっても異なる。通常、溶接電流が小さければ小さいほど、アークが不安定になりやすい。 The predetermined period Δt5 for outputting the initial laser output P ini may be set according to the welding output of arc generating unit 1. The reason is as follows. The welding arc 11 generated by the arc generating means 1 (see FIG. 3) varies depending on the welding output, for example, the magnitude of the welding current. Usually, the smaller the welding current, the more likely the arc becomes unstable.

したがって、アーク発生手段１の溶接出力に応じ初期レーザ出力Ｐiniを出力する所定期間Δｔ５を設定したほうが、溶接電流の大きい領域と溶接電流の小さい領域とのいずれの領域においても、アークを安定させることができる。 Therefore, setting the predetermined period Δt5 for outputting the initial laser output P ini according to the welding output of the arc generating means 1 stabilizes the arc in both the region where the welding current is large and the region where the welding current is small. be able to.

なお、本実施の形態では、通常溶接時よりも高い出力のレーザ光を出力する所定期間におけるレーザ出力は、被溶接物の板厚、材質または表面状態に応じて設定してもよい。   In the present embodiment, the laser output during a predetermined period for outputting a laser beam having a higher output than that during normal welding may be set according to the plate thickness, material, or surface state of the workpiece.

また、本実施の形態では、通常溶接時よりも高い出力のレーザ光を出力する所定期間におけるレーザ出力は、アーク発生手段の溶接出力に応じて設定してもよい。   Moreover, in this Embodiment, you may set the laser output in the predetermined period which outputs a laser beam of a higher output than the time of normal welding according to the welding output of an arc generation means.

また、本実施の形態では、出力設定部１９と初期時間設定部２０とを使用して、初期レーザ出力Ｐiniと、通常レーザ出力Ｐwと、初期レーザ出力Ｐiniの出力期間Δｔ５とを設定しているが、アーク発生手段１の溶接出力、被溶接物の板厚、材質または表面状態に対応して設定した、初期レーザ出力Ｐiniと、通常レーザ出力Ｐwと、初期レーザ出力Ｐiniの出力期間Δｔ５との諸データをメモリなどの記憶装置に記憶させ、必要時にそれを呼び出して使用してもよい。 In this embodiment, the output setting unit 19 and the initial time setting unit 20 are used to set the initial laser output P ini , the normal laser output P w, and the output period Δt 5 of the initial laser output P ini. However, the initial laser output P ini , the normal laser output P w, and the initial laser output P ini set in accordance with the welding output of the arc generating means 1, the plate thickness, material, or surface state of the work piece. The data with the output period Δt5 may be stored in a storage device such as a memory, and may be called and used when necessary.

以上のように、本発明に係る複合溶接装置とその溶接方法は、溶接開始時には溶接ワイヤと被溶接物の溶接位置との間にアークが発生し、溶接電流が流れたタイミングを検知してレーザ光を出力するが、溶接終了時にはレーザ光を停止させてから所定時間が経過した後に、アークを停止させるよう制御を行うことによって、複合溶接の溶接開始部と溶接終了部において安定した溶接品質を得ることができ、複合溶接装置の制御に適用できる。   As described above, the composite welding apparatus and the welding method thereof according to the present invention detect the timing at which an arc is generated between the welding wire and the welding position of the work piece at the start of welding, and the welding current flows to detect the laser. Although light is output, the laser beam is stopped at the end of welding, and after a predetermined time has elapsed, control is performed to stop the arc, so that stable welding quality can be achieved at the welding start and end of welding in composite welding. And can be applied to control of a composite welding apparatus.

本発明の実施の形態１における複合溶接装置を示すブロック図The block diagram which shows the composite welding apparatus in Embodiment 1 of this invention. （ａ）同実施の形態１における溶接起動手段の出力信号のタイミング図（ｂ）同実施の形態１におけるワイヤ送給手段の出力ＯＮ／ＯＦＦのタイミング図（ｃ）同実施の形態１におけるアーク発生手段１０の溶接出力のタイミング図（ｄ）同実施の形態１における電流検知手段の電流検知信号のタイミング図（ｅ）同実施の形態１におけるレーザ発生手段の出力ＯＮ／ＯＦＦのタイミング図(A) Timing diagram of output signal of welding starting means in the first embodiment (b) Timing diagram of output ON / OFF of the wire feeding means in the first embodiment (c) Arc generation in the first embodiment Timing diagram of welding output of means 10 (d) Timing diagram of current detection signal of current detection means in the first embodiment (e) Timing chart of output ON / OFF of laser generating means in the first embodiment （ａ）従来のアーク溶接における溶接中の安定したアーク形態の説明図（ｂ）従来のアーク溶接における溶接開始時の不安定したアーク形態の説明図（ｃ）本発明の実施の形態１における溶接開始時の安定したアーク形態の説明図(A) Explanatory drawing of stable arc form during welding in conventional arc welding (b) Explanatory drawing of unstable arc form at the start of welding in conventional arc welding (c) Welding in embodiment 1 of the present invention Illustration of stable arc form at the start （ａ）本発明の実施の形態１における溶接起動手段の出力信号のタイミング図（ｂ）同実施の形態１におけるワイヤ送給手段の出力ＯＮ／ＯＦＦのタイミング図（ｃ）同実施の形態１におけるアーク発生手段１０の溶接出力のタイミング図（ｄ）同実施の形態１における電流検知手段の電流検知信号のタイミング図（ｅ）同実施の形態１におけるレーザ発生手段の出力ＯＮ／ＯＦＦのタイミング図(A) Timing diagram of output signal of welding starting means in Embodiment 1 of the present invention (b) Timing diagram of output ON / OFF of wire feeding means in Embodiment 1 (c) In Embodiment 1 Timing diagram of welding output of arc generating means 10 (d) Timing diagram of current detection signal of current detecting means in the first embodiment (e) Timing diagram of output ON / OFF of laser generating means in the first embodiment 同実施の形態２における複合溶接装置を示すブロック図The block diagram which shows the composite welding apparatus in the same Embodiment 2 同実施の形態３における複合溶接装置を示すブロック図The block diagram which shows the composite welding apparatus in the same Embodiment 3 同実施の形態４における複合溶接装置を示すブロック図The block diagram which shows the compound welding apparatus in Embodiment 4 （ａ）同実施の形態４における電流検知手段の電流検知信号のタイミング図（ｂ）同実施の形態４におけるレーザ発生手段の出力ＯＮ／ＯＦＦのタイミング図（ｃ）同実施の形態４におけるレーザ発生手段のレーザ出力値のタイミング図(A) Timing diagram of current detection signal of current detection means in the fourth embodiment (b) Timing diagram of output ON / OFF of laser generation means in the fourth embodiment (c) Laser generation in the fourth embodiment Timing chart of laser output value of means

符号の説明Explanation of symbols

１ レーザ発生手段
２ レーザ発振器
３ レーザ伝送手段
４ 集光光学手段
５ レーザ光
６ 被溶接物
７ 溶接ワイヤ
８ ワイヤ送給手段
９ トーチ
１０ アーク発生手段
１１ 溶接アーク
１２ 電流検知手段
１３，２３，３３ 制御手段
１４，２４ 溶接起動手段
１５ レーザ誘起プラズマ
１６ ロボット装置
１８ アーク発生手段
１９ 出力設定部
２０ 初期時間設定部
２１ 制御部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser generating means 2 Laser oscillator 3 Laser transmission means 4 Condensing optical means 5 Laser light 6 To-be-welded object 7 Welding wire 8 Wire feeding means 9 Torch 10 Arc generating means 11 Welding arc 12 Current detection means 13,23,33 Control Means 14, 24 Welding start means 15 Laser induced plasma 16 Robot device 18 Arc generating means 19 Output setting section 20 Initial time setting section 21 Control section

Claims (13)

レーザ光を発生して、被溶接物の溶接位置に照射するレーザ発生手段と、溶接ワイヤを被溶接物の溶接位置に送給して、前記溶接ワイヤと前記被溶接物との間にアークを発生させるアーク発生手段と、前記アーク発生時の溶接電流を検知する溶接電流検知手段と、前記レーザ発生手段と前記アーク発生手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、溶接開始時には前記溶接電流を検知すると前記レーザ光を出力し、溶接終了時には前記レーザ光を停止するとともに所定時間経過後に前記アークの出力を停止させ、レーザ光を停止させてから所定時間だけ溶接ワイヤのバーンバック処理またはクレータ処理を行う複合溶接装置。 Laser generating means for generating a laser beam and irradiating the welding position of the workpiece to be welded, and feeding a welding wire to the welding position of the workpiece to be welded so that an arc is generated between the welding wire and the workpiece. Arc generating means for generating, welding current detecting means for detecting a welding current at the time of the arc generation, control means for controlling the laser generating means and the arc generating means, the control means at the start of welding When the welding current is detected, the laser beam is output, and when the welding is completed, the laser beam is stopped, the arc output is stopped after a predetermined time has elapsed, and the welding wire is burned back for a predetermined time after the laser beam is stopped. Or a composite welding device that performs crater processing . 制御手段はロボットで構成された請求項１記載の複合溶接装置。 The composite welding apparatus according to claim 1, wherein the control means is a robot. レーザ光を発生して、被溶接物の溶接位置に照射するレーザ発生手段と、溶接ワイヤを被溶接物の溶接位置に送給して、前記溶接ワイヤと前記被溶接物との間にアークを発生させるアーク発生手段と、前記アーク発生時の溶接電流を検知する溶接電流検知手段と、前記レーザ発生手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、溶接開始時には前記溶接電流を検知すると前記レーザ光を出力し、溶接終了時には前記レーザ光を停止するが、前記アーク発生手段は前記レーザ光が停止してから所定時間経過後に前記アークの出力を停止させ、レーザ光を停止させてから所定時間だけ溶接ワイヤのバーンバック処理またはクレータ処理を行う複合溶接装置。 Laser generating means for generating a laser beam and irradiating the welding position of the workpiece to be welded, and feeding a welding wire to the welding position of the workpiece to be welded so that an arc is generated between the welding wire and the workpiece. An arc generating means for generating, a welding current detecting means for detecting a welding current when the arc is generated, and a control means for controlling the laser generating means, wherein the control means detects the welding current at the start of welding. The laser beam is output, and the laser beam is stopped at the end of welding. The arc generating means stops the output of the arc after a predetermined time has elapsed after the laser beam stops, and then stops the laser beam. A composite welding apparatus that performs burnback processing or crater processing of welding wires for a predetermined time . レーザ発生手段は、半導体レーザ，ＹＡＧレーザ，ファイバレーザ，ＣＯ２レーザのうちいずれかである請求項１から３のいずれかに記載の複合溶接装置。 4. The composite welding apparatus according to claim 1, wherein the laser generating means is any one of a semiconductor laser, a YAG laser, a fiber laser, and a CO2 laser. アーク発生手段は、ＭＡＧ溶接，ＭＩＧ溶接のうちいずれかである請求項１から４のいずれかに記載の複合溶接装置。 The composite welding apparatus according to claim 1, wherein the arc generating means is one of MAG welding and MIG welding. レーザ発生手段から出力されたレーザ光が照射される位置は、溶接ワイヤが被溶接物に当たる位置である請求項１から５のいずれかに記載の複合溶接装置。 6. The composite welding apparatus according to claim 1, wherein the position irradiated with the laser beam output from the laser generating means is a position where the welding wire hits the workpiece . 溶接電流を検知して出力されるレーザ光は、所定時間だけ本溶接時に照射されるレーザ光の出力より高い請求項１から６のいずれかに記載の複合溶接装置。 The composite welding apparatus according to any one of claims 1 to 6 , wherein the laser beam output by detecting the welding current is higher than the output of the laser beam irradiated during the main welding for a predetermined time. 所定時間は、被溶接物の板厚、材質および表面状態の少なくとも１つに応じて決まる請求項７記載の複合溶接装置。 The composite welding apparatus according to claim 7 , wherein the predetermined time is determined according to at least one of a plate thickness, a material, and a surface state of the workpiece. 所定時間は、アーク発生手段の溶接出力に応じた請求項７記載の複合溶接装置。 The composite welding apparatus according to claim 7 , wherein the predetermined time corresponds to a welding output of the arc generating means. 本溶接時に照射されるレーザ光の出力は、被溶接物の板厚、材質または表面状態に応じて設定する請求項７記載の複合溶接装置。 8. The composite welding apparatus according to claim 7 , wherein the output of the laser beam irradiated during the main welding is set according to the thickness, material or surface state of the workpiece. 本溶接時に照射されるレーザ光の出力は、アーク発生手段の溶接出力に応じて設定する請求項７記載の複合溶接装置。 8. The composite welding apparatus according to claim 7 , wherein the output of the laser beam irradiated during the main welding is set according to the welding output of the arc generating means. 被溶接物の溶接位置に照射するレーザ光と、前記被溶接物の溶接位置に溶接ワイヤを供給してアーク放電によって被溶接物を溶接するアーク溶接との複合溶接を同時に行い、溶接開始時には溶接電流が流れると前記レーザ光を出力し、溶接終了時は前記レーザ光を停止させてから所定時間が経過した後にアーク溶接を停止させる複合溶接方法において、溶接電流が流れてから出力されるレーザ出力は、所定時間だけ本溶接時に照射されるレーザ光の出力より高い複合溶接方法。 Combined welding of the laser beam irradiated to the welding position of the work piece and arc welding for supplying the welding wire to the welding position of the work piece and welding the work piece by arc discharge is performed at the same time. Laser output that is output after a welding current flows in a composite welding method in which the laser beam is output when a current flows, and arc welding is stopped after a predetermined time has elapsed since the laser beam was stopped at the end of welding. Is a composite welding method that is higher than the output of the laser beam irradiated during the main welding for a predetermined time . 所定時間は、被溶接物の板厚、材質および表面状態の少なくとも１つで決まる請求項１２記載の複合溶接方法。 The composite welding method according to claim 12 , wherein the predetermined time is determined by at least one of a plate thickness, a material, and a surface state of the workpiece.
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