JPH10272585A - 熱間圧延鋼片の突合せ溶接方法およびその装置 - Google Patents
熱間圧延鋼片の突合せ溶接方法およびその装置Info
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- JPH10272585A JPH10272585A JP9079289A JP7928997A JPH10272585A JP H10272585 A JPH10272585 A JP H10272585A JP 9079289 A JP9079289 A JP 9079289A JP 7928997 A JP7928997 A JP 7928997A JP H10272585 A JPH10272585 A JP H10272585A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザビーム伝送光学系および伝送空間の熱
による光学的歪みにかかわりなく溶接レーザを溶接位置
に正確に伝送する。 【解決手段】 熱間圧延鋼片１、３を溶接作業位置に搬
入する前に、参照レーザビームＬR を伝送光路Ｐを介し
て溶接位置に伝送し、参照レーザビームＬR が溶接加工
点を照射するようにビーム伝送調整手段４３、４５を調
整し、ついで熱間圧延鋼片１、３を溶接作業位置に搬入
し、直前に通過した熱間圧延鋼片１、３による熱影響を
補正し、突合せ溶接する。
による光学的歪みにかかわりなく溶接レーザを溶接位置
に正確に伝送する。 【解決手段】 熱間圧延鋼片１、３を溶接作業位置に搬
入する前に、参照レーザビームＬR を伝送光路Ｐを介し
て溶接位置に伝送し、参照レーザビームＬR が溶接加工
点を照射するようにビーム伝送調整手段４３、４５を調
整し、ついで熱間圧延鋼片１、３を溶接作業位置に搬入
し、直前に通過した熱間圧延鋼片１、３による熱影響を
補正し、突合せ溶接する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、シートバーやス
ラブなどの熱間圧延鋼片をレーザビームにより突合せ溶
接する方法およびその装置に関する。
ラブなどの熱間圧延鋼片をレーザビームにより突合せ溶
接する方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】シートバーやスラブなどの鋼片の熱間圧
延では、先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部とを接合
することが行われている。これら熱間圧延鋼片は、厚み
が２０〜５０mm、幅が６００〜１２００mm程度である。
熱間圧延鋼片の温度は１０００℃前後である。
延では、先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部とを接合
することが行われている。これら熱間圧延鋼片は、厚み
が２０〜５０mm、幅が６００〜１２００mm程度である。
熱間圧延鋼片の温度は１０００℃前後である。
【０００３】この熱間圧延鋼片の接合方法の一つとし
て、先行鋼片の後端面と後行鋼片の先端面とを突き合わ
せ、突合せ部に沿って仮付け溶接し、引き続き仮付け溶
接部およびその近傍を鋼片厚み方向に圧下して両鋼片を
接合する方法が周知である。仮付け溶接にレーザ溶接が
用いられることも知られている。たとえば、Ｗ０９４／
６８３８号公報には、圧延中の先行圧延材の後端と後行
圧延材の先端とを突き合わせた後、突合せ部をレーザビ
ームにより溶接して連続圧延を行う方法が開示されてい
る。また、レーザ溶接においては溶接部に金属添加を行
うことにより溶接開先部の被接合面に凹凸がある場合に
おいても良好な溶接部が得られることも知られている。
たとえば、この例としては特開昭５８−１８４０８２号
公報などで開示された技術がある。レーザ溶接は、レー
ザ発振器よりレーザビームを平面ミラー、または曲率を
持ったミラーにより導波し、レンズまたは凹面ミラーに
よりレーザビームを円形に集光してエネルギ密度を高く
して溶接を行う。なお、鋼片の先端部及び後端部は走間
シャーなどで切断し、接合面を形成する。
て、先行鋼片の後端面と後行鋼片の先端面とを突き合わ
せ、突合せ部に沿って仮付け溶接し、引き続き仮付け溶
接部およびその近傍を鋼片厚み方向に圧下して両鋼片を
接合する方法が周知である。仮付け溶接にレーザ溶接が
用いられることも知られている。たとえば、Ｗ０９４／
６８３８号公報には、圧延中の先行圧延材の後端と後行
圧延材の先端とを突き合わせた後、突合せ部をレーザビ
ームにより溶接して連続圧延を行う方法が開示されてい
る。また、レーザ溶接においては溶接部に金属添加を行
うことにより溶接開先部の被接合面に凹凸がある場合に
おいても良好な溶接部が得られることも知られている。
たとえば、この例としては特開昭５８−１８４０８２号
公報などで開示された技術がある。レーザ溶接は、レー
ザ発振器よりレーザビームを平面ミラー、または曲率を
持ったミラーにより導波し、レンズまたは凹面ミラーに
よりレーザビームを円形に集光してエネルギ密度を高く
して溶接を行う。なお、鋼片の先端部及び後端部は走間
シャーなどで切断し、接合面を形成する。
【０００４】鋼片の接合面は、後続の圧延工程で破断し
ない十分な接合強度を備えていなければならない。この
必要溶接断面積は鋼材の開先線に沿った断面積の少なく
とも約３０％が必要である。このため、突合せ部溶接に
用いるレーザビームの位置精度、およびレーザビーム集
光径は非常に制限のあるものであった。必要位置精度の
例としては４５ kW レーザを用いた場合、約０．５mmで
ある。レーザビーム集光径については、少なくとも約１
０％の精度が必要とされる。しかし、熱間圧延工程では
加工点が約１０００℃であるので、レーザ発振器をその
輻射熱から保護するため加工点から最低２０m 以上通常
は５０m 程度離すことが必要である。このため、伝送ミ
ラーを設定することが機械精度的に非常に困難であり、
また、この必要伝送光路においても、導波媒体である空
気の温度（屈折率）を完全に均一とすることが非常に困
難である。このため導波されたレーザビームが、ミラー
部品の歪み、および空気の屈折率の違いによる曲がりに
よって大きく目的の加工点より外れ、レーザ溶接を不可
能とする問題があった。また、空気の屈折率の違いによ
りレーザビーム径が導波中に変化し、レーザビーム集光
点におけるレーザ集光径が大きく変化し、所望のレーザ
エネルギ密度が得られる範囲（約１０％）を超えること
も問題であった。特に、これらの問題点は熱間圧延ライ
ンの動作状況によって変わり得るので、事前に調整を行
うことが不可能であるという問題もあった。
ない十分な接合強度を備えていなければならない。この
必要溶接断面積は鋼材の開先線に沿った断面積の少なく
とも約３０％が必要である。このため、突合せ部溶接に
用いるレーザビームの位置精度、およびレーザビーム集
光径は非常に制限のあるものであった。必要位置精度の
例としては４５ kW レーザを用いた場合、約０．５mmで
ある。レーザビーム集光径については、少なくとも約１
０％の精度が必要とされる。しかし、熱間圧延工程では
加工点が約１０００℃であるので、レーザ発振器をその
輻射熱から保護するため加工点から最低２０m 以上通常
は５０m 程度離すことが必要である。このため、伝送ミ
ラーを設定することが機械精度的に非常に困難であり、
また、この必要伝送光路においても、導波媒体である空
気の温度（屈折率）を完全に均一とすることが非常に困
難である。このため導波されたレーザビームが、ミラー
部品の歪み、および空気の屈折率の違いによる曲がりに
よって大きく目的の加工点より外れ、レーザ溶接を不可
能とする問題があった。また、空気の屈折率の違いによ
りレーザビーム径が導波中に変化し、レーザビーム集光
点におけるレーザ集光径が大きく変化し、所望のレーザ
エネルギ密度が得られる範囲（約１０％）を超えること
も問題であった。特に、これらの問題点は熱間圧延ライ
ンの動作状況によって変わり得るので、事前に調整を行
うことが不可能であるという問題もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、熱間圧延
ラインにおける上記レーザ溶接の問題点を解決するもの
であって、レーザビーム伝送光学系および伝送空間の熱
による光学的歪みにかかわりなく溶接レーザを溶接位置
に正確に伝送すること、および溶接位置でレーザビーム
を所要の集光径で集光することを課題としている。
ラインにおける上記レーザ溶接の問題点を解決するもの
であって、レーザビーム伝送光学系および伝送空間の熱
による光学的歪みにかかわりなく溶接レーザを溶接位置
に正確に伝送すること、および溶接位置でレーザビーム
を所要の集光径で集光することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の熱間圧延鋼片
の突合せ溶接方法は、溶接レーザビームを溶接レーザ発
振器から伝送光路を介して溶接位置に伝送し、伝送光路
中に配置したビーム伝送調整手段を調整して溶接レーザ
ビームを溶接加工点に照射し、熱間圧延鋼片を突合せ溶
接する方法において、熱間圧延鋼片を溶接作業位置に搬
入する前に、参照レーザビームを前記伝送光路を介して
溶接位置に伝送し、参照レーザビームが前記溶接加工点
を照射するように前記ビーム伝送調整手段を調整し、つ
いで熱間圧延鋼片を溶接作業位置に搬入し、直前に通過
した熱間圧延鋼片による熱影響を補正し、突合せ溶接す
る。
の突合せ溶接方法は、溶接レーザビームを溶接レーザ発
振器から伝送光路を介して溶接位置に伝送し、伝送光路
中に配置したビーム伝送調整手段を調整して溶接レーザ
ビームを溶接加工点に照射し、熱間圧延鋼片を突合せ溶
接する方法において、熱間圧延鋼片を溶接作業位置に搬
入する前に、参照レーザビームを前記伝送光路を介して
溶接位置に伝送し、参照レーザビームが前記溶接加工点
を照射するように前記ビーム伝送調整手段を調整し、つ
いで熱間圧延鋼片を溶接作業位置に搬入し、直前に通過
した熱間圧延鋼片による熱影響を補正し、突合せ溶接す
る。
【０００７】この発明の他の熱間圧延鋼片の突合せ溶接
方法は、溶接レーザビームを溶接レーザ発振器から伝送
光路を介して溶接位置に伝送し、伝送光路中に配置した
ビーム伝送調整手段を調整して溶接レーザビームを溶接
加工点に照射し、熱間圧延鋼片を突合せ溶接する方法に
おいて、熱間圧延鋼片を溶接作業位置に搬入する前に、
参照レーザビームを前記伝送光路を介して溶接位置に伝
送し、参照レーザビームが溶接加工点で目標ビーム集光
径となるように伝送光路中に配置したビーム集光径調整
手段を調整し、ついで熱間圧延鋼片を溶接作業位置に搬
入し、直前に通過した熱間圧延鋼片による熱影響を補正
し、突合せ溶接する。
方法は、溶接レーザビームを溶接レーザ発振器から伝送
光路を介して溶接位置に伝送し、伝送光路中に配置した
ビーム伝送調整手段を調整して溶接レーザビームを溶接
加工点に照射し、熱間圧延鋼片を突合せ溶接する方法に
おいて、熱間圧延鋼片を溶接作業位置に搬入する前に、
参照レーザビームを前記伝送光路を介して溶接位置に伝
送し、参照レーザビームが溶接加工点で目標ビーム集光
径となるように伝送光路中に配置したビーム集光径調整
手段を調整し、ついで熱間圧延鋼片を溶接作業位置に搬
入し、直前に通過した熱間圧延鋼片による熱影響を補正
し、突合せ溶接する。
【０００８】この発明の熱間圧延鋼片の突合せ溶接方法
では、レーザビーム伝送光学系および伝送空間（空気）
の熱による光学的歪みが解消され、溶接レーザビームを
正確に溶接加工点に、あるいは所要のビーム集光径で照
射することができる。なお、上記いずれの熱間圧延鋼片
の突合せ溶接方法においても、参照レーザビームを用い
て照射位置およびビーム集光径を調整するが、溶接レー
ザビームと参照レーザビームとは同じ伝送光路を同軸ま
たは互いに平行に伝送される。したがって、参照レーザ
ビームで調整しても、溶接レーザビームは所要のビーム
集光径で溶接加工点に照射される。また、熱による伝送
空間の光学的歪みの変化はそれほど早くないため、照射
位置およびビーム集光径をレーザ溶接直前に補正すれば
十分である。
では、レーザビーム伝送光学系および伝送空間（空気）
の熱による光学的歪みが解消され、溶接レーザビームを
正確に溶接加工点に、あるいは所要のビーム集光径で照
射することができる。なお、上記いずれの熱間圧延鋼片
の突合せ溶接方法においても、参照レーザビームを用い
て照射位置およびビーム集光径を調整するが、溶接レー
ザビームと参照レーザビームとは同じ伝送光路を同軸ま
たは互いに平行に伝送される。したがって、参照レーザ
ビームで調整しても、溶接レーザビームは所要のビーム
集光径で溶接加工点に照射される。また、熱による伝送
空間の光学的歪みの変化はそれほど早くないため、照射
位置およびビーム集光径をレーザ溶接直前に補正すれば
十分である。
【０００９】この発明の熱間圧延鋼片の突合せ溶接装置
は、溶接レーザ発振器と、ベンディング角度が調整可能
なレーザミラーを有し、溶接レーザビームを溶接位置に
伝送するビーム伝送手段と、レーザミラーの角度を調整
するミラー角度調整手段とを備えた熱間圧延鋼片突合せ
溶接装置において、参照レーザビーム発振器と、前記ビ
ーム伝送手段を介して溶接位置に伝送された参照レーザ
ビームの照射位置を検出する光センサと、光センサで検
出した照射位置に基づき参照レーザビームの溶接加工点
からの照射位置のずれを求める画像処理装置と、照射位
置のずれに基づき前記ミラー角度調整手段を制御するビ
ーム照射位置制御手段とを備えている。
は、溶接レーザ発振器と、ベンディング角度が調整可能
なレーザミラーを有し、溶接レーザビームを溶接位置に
伝送するビーム伝送手段と、レーザミラーの角度を調整
するミラー角度調整手段とを備えた熱間圧延鋼片突合せ
溶接装置において、参照レーザビーム発振器と、前記ビ
ーム伝送手段を介して溶接位置に伝送された参照レーザ
ビームの照射位置を検出する光センサと、光センサで検
出した照射位置に基づき参照レーザビームの溶接加工点
からの照射位置のずれを求める画像処理装置と、照射位
置のずれに基づき前記ミラー角度調整手段を制御するビ
ーム照射位置制御手段とを備えている。
【００１０】この発明の他の熱間圧延鋼片突合せ溶接装
置は、溶接レーザ発振器と、ベンディング角度が調整可
能なレーザミラーを有し、溶接レーザビームを溶接位置
に伝送するビーム伝送手段と、レーザミラーの角度を調
整するミラー角度調整手段とを備えた熱間圧延鋼片突合
せ溶接装置において、参照レーザビーム発振器と、前記
ビーム伝送手段の伝送光路に設けられたビーム集光径変
更手段と、前記ビーム伝送手段を介して溶接位置に伝送
された参照レーザビームのビーム集光径を検出する光セ
ンサと、光センサで検出したビーム集光径に基づき目標
ビーム集光径からの偏差を求める画像処理装置と、ビー
ム集光径の偏差に基づいて前記ビーム集光径変更手段を
制御するビーム集光径制御手段とを備えている。
置は、溶接レーザ発振器と、ベンディング角度が調整可
能なレーザミラーを有し、溶接レーザビームを溶接位置
に伝送するビーム伝送手段と、レーザミラーの角度を調
整するミラー角度調整手段とを備えた熱間圧延鋼片突合
せ溶接装置において、参照レーザビーム発振器と、前記
ビーム伝送手段の伝送光路に設けられたビーム集光径変
更手段と、前記ビーム伝送手段を介して溶接位置に伝送
された参照レーザビームのビーム集光径を検出する光セ
ンサと、光センサで検出したビーム集光径に基づき目標
ビーム集光径からの偏差を求める画像処理装置と、ビー
ム集光径の偏差に基づいて前記ビーム集光径変更手段を
制御するビーム集光径制御手段とを備えている。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の突合せ溶接方
法を実施するレーザ突合せ溶接装置の構成の一例を示し
ている。レーザ突合せ溶接装置は、溶接レーザ発振器１
１および参照レーザ発振器１３を備えている。溶接レー
ザはＣＯ2 レーザであり、参照レーザはＨｅ−Ｎｅレー
ザである。溶接レーザ発振器１１の出側にビーム切替え
ベンディングミラー１５が配置されている。溶接レーザ
発振器１１から出た溶接レーザビームＬW は伝送光路Ｐ
に直交し、参照レーザ発振器１３から出た参照レーザビ
ームＬR は伝送光路Ｐに平行に入射する。溶接レーザ発
振器１１の出側に配置されたレーザ切替えベンディング
ミラー１５は、伝送光路Ｐに出入可能である。レーザ切
替えベンディングミラー１５が伝送光路Ｐに進入したと
きは、溶接レーザビームＬW は伝送光路Ｐに沿って溶接
位置に伝送される。レーザ切替えベンディングミラー１
５が、伝送光路Ｐから後退したときは、参照レーザビー
ムＬR が伝送光路Ｐに沿って溶接位置に伝送される。
法を実施するレーザ突合せ溶接装置の構成の一例を示し
ている。レーザ突合せ溶接装置は、溶接レーザ発振器１
１および参照レーザ発振器１３を備えている。溶接レー
ザはＣＯ2 レーザであり、参照レーザはＨｅ−Ｎｅレー
ザである。溶接レーザ発振器１１の出側にビーム切替え
ベンディングミラー１５が配置されている。溶接レーザ
発振器１１から出た溶接レーザビームＬW は伝送光路Ｐ
に直交し、参照レーザ発振器１３から出た参照レーザビ
ームＬR は伝送光路Ｐに平行に入射する。溶接レーザ発
振器１１の出側に配置されたレーザ切替えベンディング
ミラー１５は、伝送光路Ｐに出入可能である。レーザ切
替えベンディングミラー１５が伝送光路Ｐに進入したと
きは、溶接レーザビームＬW は伝送光路Ｐに沿って溶接
位置に伝送される。レーザ切替えベンディングミラー１
５が、伝送光路Ｐから後退したときは、参照レーザビー
ムＬR が伝送光路Ｐに沿って溶接位置に伝送される。
【００１２】伝送光路Ｐを形成するビーム伝送手段２１
は、第１ベンディングミラー２３、ビーム径変更ボック
ス２５、第２ベンディングミラー３７、ベンディング角
度調整可能な第３ベンディングミラー４３、および集光
レンズ４７とから構成されている。第３ベンディングミ
ラー４３および集光レンズ４７は、後述の溶接加工ヘッ
ド４１に取り付けられている。この伝送光路Ｐを経由す
る伝送距離は、レーザ発振器１１、１３を熱間圧延鋼片
１、３その他の輻射熱より保護するため最低２０m 以上
とすることが望ましい。
は、第１ベンディングミラー２３、ビーム径変更ボック
ス２５、第２ベンディングミラー３７、ベンディング角
度調整可能な第３ベンディングミラー４３、および集光
レンズ４７とから構成されている。第３ベンディングミ
ラー４３および集光レンズ４７は、後述の溶接加工ヘッ
ド４１に取り付けられている。この伝送光路Ｐを経由す
る伝送距離は、レーザ発振器１１、１３を熱間圧延鋼片
１、３その他の輻射熱より保護するため最低２０m 以上
とすることが望ましい。
【００１３】ビーム径変更ボックス２５は、図２に示す
固定レンズ２７と可動レンズ２８とを備えている。上記
レンズ２７、２８を、図３に示すように固定凹面鏡３０
と可動凹面鏡３２としてもよい。可動レンズ２８には、
リニアモータを含むレンズ移動機構３５が連結されてい
る。第３ベンディングミラー４３は、サーボモータを含
む回転駆動機構４５が連結されている。
固定レンズ２７と可動レンズ２８とを備えている。上記
レンズ２７、２８を、図３に示すように固定凹面鏡３０
と可動凹面鏡３２としてもよい。可動レンズ２８には、
リニアモータを含むレンズ移動機構３５が連結されてい
る。第３ベンディングミラー４３は、サーボモータを含
む回転駆動機構４５が連結されている。
【００１４】溶接加工ヘッド４１は、上記第３ベンディ
ングミラー４３と集光レンズ４７とを備えている。溶接
加工ヘッド４１は、移動装置（図示しない）により溶接
線５に沿って移動可能である。
ングミラー４３と集光レンズ４７とを備えている。溶接
加工ヘッド４１は、移動装置（図示しない）により溶接
線５に沿って移動可能である。
【００１５】溶接位置に隣接して、光センサボックス５
１が配置されている。光センサボックス５１は、図４に
示すようにハウジング５２の窓５３の直下にフィルタ５
５が配置されており、フィルタ５５は周囲からのノイズ
となる光を除去する。ハウジング５２内に２次元イメー
ジセンサ５７が内蔵されている。２次元イメージセンサ
５７は、窓５３から入射した参照レーザビームＬR を検
出する。光センサボックス５１には、画像処理装置６１
および制御装置６３が信号線５９を介して接続されてい
る。
１が配置されている。光センサボックス５１は、図４に
示すようにハウジング５２の窓５３の直下にフィルタ５
５が配置されており、フィルタ５５は周囲からのノイズ
となる光を除去する。ハウジング５２内に２次元イメー
ジセンサ５７が内蔵されている。２次元イメージセンサ
５７は、窓５３から入射した参照レーザビームＬR を検
出する。光センサボックス５１には、画像処理装置６１
および制御装置６３が信号線５９を介して接続されてい
る。
【００１６】上記のように構成された装置において、熱
間圧延鋼片１、３を溶接作業位置に搬入する前に、参照
レーザビームＬR の照射位置を溶接加工点に一致させる
とともに、ビーム集光径を所要の大きさとする。このた
めに、参照レーザビームＬRを前記伝送光路Ｐを介して
溶接位置に伝送し、２次元イメージセンサ５７で参照レ
ーザビームＬR の照射位置および集光径を検出し、その
結果は画像処理装置６１に出力される。画像処理装置５
１では、参照レーザビームＬR の集光像からその重心位
置を演算し、溶接加工点からのずれを求める。溶接加工
点からのずれは、制御装置６３に出力される。制御装置
６３は画像処理装置６１からの信号に基づき、第３ベン
ディングミラー４３の回転駆動機構４５に操作信号を出
力する。図５に示すように、第３ベンディングミラー４
３は回転して照射位置が溶接加工点に一致する。つい
で、画像処理装置６１は溶接加工点でのビーム集光径と
参照ビーム集光径の目標ビーム集光径からの偏差を求
め、その結果を制御装置６３に出力する。制御装置６３
は画像処理装置６１からの信号に基づき、ビーム径変更
ボックス２５のレンズ移動機構３５に操作信号を出力す
る。レンズ移動機構３５は可動レンズ２８を変位させ、
溶接加工点でのビーム集光径を目標の大きさとする。図
２（ａ）は可動レンズ２８が基準位置にある場合を示し
ている。固定レンズ２７と可動レンズ２８との間隔を大
きくすると、図２（ｂ）に示すようにビーム集光径は小
さくなる。また、間隔を小さくすると図２（ｃ）に示す
ようにビーム集光径は大きくなる。
間圧延鋼片１、３を溶接作業位置に搬入する前に、参照
レーザビームＬR の照射位置を溶接加工点に一致させる
とともに、ビーム集光径を所要の大きさとする。このた
めに、参照レーザビームＬRを前記伝送光路Ｐを介して
溶接位置に伝送し、２次元イメージセンサ５７で参照レ
ーザビームＬR の照射位置および集光径を検出し、その
結果は画像処理装置６１に出力される。画像処理装置５
１では、参照レーザビームＬR の集光像からその重心位
置を演算し、溶接加工点からのずれを求める。溶接加工
点からのずれは、制御装置６３に出力される。制御装置
６３は画像処理装置６１からの信号に基づき、第３ベン
ディングミラー４３の回転駆動機構４５に操作信号を出
力する。図５に示すように、第３ベンディングミラー４
３は回転して照射位置が溶接加工点に一致する。つい
で、画像処理装置６１は溶接加工点でのビーム集光径と
参照ビーム集光径の目標ビーム集光径からの偏差を求
め、その結果を制御装置６３に出力する。制御装置６３
は画像処理装置６１からの信号に基づき、ビーム径変更
ボックス２５のレンズ移動機構３５に操作信号を出力す
る。レンズ移動機構３５は可動レンズ２８を変位させ、
溶接加工点でのビーム集光径を目標の大きさとする。図
２（ａ）は可動レンズ２８が基準位置にある場合を示し
ている。固定レンズ２７と可動レンズ２８との間隔を大
きくすると、図２（ｂ）に示すようにビーム集光径は小
さくなる。また、間隔を小さくすると図２（ｃ）に示す
ようにビーム集光径は大きくなる。
【００１７】上記のように調整された状態では、レーザ
ビーム伝送系に熱歪みはなく、参照レーザビームＬR の
重心は２次元イメージセンサ５７の中心に位置してい
る。また、ビーム集光径は焦点径（最小径）となってい
る。
ビーム伝送系に熱歪みはなく、参照レーザビームＬR の
重心は２次元イメージセンサ５７の中心に位置してい
る。また、ビーム集光径は焦点径（最小径）となってい
る。
【００１８】上記調整が終わると、熱間圧延鋼片１、３
を溶接作業位置に搬入し、先行の熱間圧延鋼片１の後端
部と後行の熱間圧延鋼片３の先端部とを突き合わせる。
ついで、熱間圧延鋼片１、３の輻射熱で変化した伝送光
学系による照射位置およびビーム集光径の変動を、上記
と同じ方法で修正する。照射位置およびビーム集光径の
再調整が終了すると直ちに溶接線５に沿ってレーザ溶接
を行う。照射位置およびビーム集光径の熱影響による補
正は、熱間圧延鋼片１、３ごとに、または必要に応じて
行う。
を溶接作業位置に搬入し、先行の熱間圧延鋼片１の後端
部と後行の熱間圧延鋼片３の先端部とを突き合わせる。
ついで、熱間圧延鋼片１、３の輻射熱で変化した伝送光
学系による照射位置およびビーム集光径の変動を、上記
と同じ方法で修正する。照射位置およびビーム集光径の
再調整が終了すると直ちに溶接線５に沿ってレーザ溶接
を行う。照射位置およびビーム集光径の熱影響による補
正は、熱間圧延鋼片１、３ごとに、または必要に応じて
行う。
【００１９】この発明の突合せ溶接方法は、熱間圧延鋼
片どうしの仮付け溶接に適用することができる。また、
上記レーザ突合せ溶接装置において、複数の伝送ミラー
について角度調整可能としてもよく、固定レンズを省略
して１個の可動レンズでビーム集光径を調整するように
してもよい。
片どうしの仮付け溶接に適用することができる。また、
上記レーザ突合せ溶接装置において、複数の伝送ミラー
について角度調整可能としてもよく、固定レンズを省略
して１個の可動レンズでビーム集光径を調整するように
してもよい。
【００２０】
【実施例】図１に示すされる１４ kW 炭酸ガスレーザ溶
接システムにおいて、１０００℃、２０ mm 厚、１．５
m 幅の熱間圧延鋼片を突き合わせ、溶接速度２m/min で
溶接した。参照レーザとして５ mW のＨｅＮｅレーザを
用い、発振器直後のミラーをスライドさせて４枚のミラ
ーと２枚の組みレンズ、１枚の集光レンズを用いた。光
センサボックスとして４枚のミラーと２枚の組レンズ、
１枚の集光レンズを用いた。光センサボックスとして、
ビーム位置精度０．２ mm 、ビーム径精度０．０２ mm
のセンシング能力を持った画像処理装置を、熱間圧延鋼
片と同じ高さで、約２m 離して設置した。このときビー
ム径は冷間時に０．６ mm であった。レーザビームの照
射位置の修正は、集光レンズ直前のミラー角度を調整し
た。このシステムを用いて溶接した結果、１００回の溶
接に対し問題となる溶接目外れは皆無であった。
接システムにおいて、１０００℃、２０ mm 厚、１．５
m 幅の熱間圧延鋼片を突き合わせ、溶接速度２m/min で
溶接した。参照レーザとして５ mW のＨｅＮｅレーザを
用い、発振器直後のミラーをスライドさせて４枚のミラ
ーと２枚の組みレンズ、１枚の集光レンズを用いた。光
センサボックスとして４枚のミラーと２枚の組レンズ、
１枚の集光レンズを用いた。光センサボックスとして、
ビーム位置精度０．２ mm 、ビーム径精度０．０２ mm
のセンシング能力を持った画像処理装置を、熱間圧延鋼
片と同じ高さで、約２m 離して設置した。このときビー
ム径は冷間時に０．６ mm であった。レーザビームの照
射位置の修正は、集光レンズ直前のミラー角度を調整し
た。このシステムを用いて溶接した結果、１００回の溶
接に対し問題となる溶接目外れは皆無であった。
【００２１】
【発明の効果】この発明では、レーザビーム伝送光学系
および伝送空間の熱による光学的歪みにかかわりなく溶
接レーザを溶接位置に正確に伝送すること、および溶接
位置でレーザビームを所要の集光径で集光することがで
きる。このため、溶接レーザビームは溶接線を正確に走
査するので、目外れを生じることはない。また、目標レ
ーザ集光径で溶接加工点を照射するので、所望のエネル
ギ密度で熱間圧延鋼片を突合せ溶接することができる。
これらのことから、健全な突合せ溶接部が得られ、接合
強度の向上を図ることができる。
および伝送空間の熱による光学的歪みにかかわりなく溶
接レーザを溶接位置に正確に伝送すること、および溶接
位置でレーザビームを所要の集光径で集光することがで
きる。このため、溶接レーザビームは溶接線を正確に走
査するので、目外れを生じることはない。また、目標レ
ーザ集光径で溶接加工点を照射するので、所望のエネル
ギ密度で熱間圧延鋼片を突合せ溶接することができる。
これらのことから、健全な突合せ溶接部が得られ、接合
強度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の突合せ溶接方法を実施するレーザ突
合せ溶接装置の構成の一例を示す図面である。
合せ溶接装置の構成の一例を示す図面である。
【図２】図１に示す装置のビーム集光径調整手段のレン
ズ構成図である。
ズ構成図である。
【図３】他のビーム集光径調整手段を示す図面である。
【図４】図１に示す光センサボックスの一部詳細図であ
る。
る。
【図５】照射位置調整の説明図である。
１ 熱間圧延鋼片 ３ 熱間圧延鋼片 ５ 溶接線 １１ 溶接レーザ発振器 １３ 参照レーザ発振器 ２１ ビーム伝送手段 ２３ 第１ベンディングミラー ２５ ビーム径変更ボックス ２７ 固定レンズ ２８ 可動レンズ ３５ レンズ移動機構 ３７ 第２ベンディングミラー ４１ 溶接加工ヘッド ４３ 第３ベンディングミラー ４５ 回転駆動機構 ４７ 集光レンズ ５１ 光センサボックス ５７ ２次元イメージセンサ ６１ 画像処理装置 ６３ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 26/06 Ｂ２３Ｋ 26/06 Ａ Ｚ 26/08 26/08 Ｎ Ｇ０２Ｂ 7/198 Ｇ０２Ｂ 7/18 Ｂ
Claims (4)
- 【請求項１】 溶接レーザビームを溶接レーザ発振器か
ら伝送光路を介して溶接位置に伝送し、伝送光路中に配
置したビーム伝送調整手段を調整して溶接レーザビーム
を溶接加工点に照射し、熱間圧延鋼片を突合せ溶接する
方法において、熱間圧延鋼片を溶接作業位置に搬入する
前に、参照レーザビームを前記伝送光路を介して溶接位
置に伝送し、参照レーザビームが前記溶接加工点を照射
するように前記ビーム伝送調整手段を調整し、ついで熱
間圧延鋼片を溶接作業位置に搬入し、直前に通過した熱
間圧延鋼片による熱影響を補正し、突合せ溶接する熱間
圧延鋼片の突合せ溶接方法。 - 【請求項２】 溶接レーザビームを溶接レーザ発振器か
ら伝送光路を介して溶接位置に伝送し、伝送光路中に配
置したビーム伝送調整手段を調整して溶接レーザビーム
を溶接加工点に照射し、熱間圧延鋼片を突合せ溶接する
方法において、熱間圧延鋼片を溶接作業位置に搬入する
前に、参照レーザビームを前記伝送光路を介して溶接位
置に伝送し、参照レーザビームが溶接加工点で目標ビー
ム集光径となるように伝送光路中に配置したビーム集光
径調整手段を調整し、ついで熱間圧延鋼片を溶接作業位
置に搬入し、直前に通過した熱間圧延鋼片による熱影響
を補正し、突合せ溶接する熱間圧延鋼片の突合せ溶接方
法。 - 【請求項３】 溶接レーザ発振器と、ベンディング角度
が調整可能なレーザミラーを有し、溶接レーザビームを
溶接位置に伝送するビーム伝送手段と、レーザミラーの
角度を調整するミラー角度調整手段とを備えた熱間圧延
鋼片突合せ溶接装置において、参照レーザビーム発振器
と、前記ビーム伝送手段を介して溶接位置に伝送された
参照レーザビームの照射位置を検出する光センサと、光
センサで検出した照射位置に基づき参照レーザビームの
溶接加工点からの照射位置のずれを求める画像処理装置
と、照射位置のずれに基づき前記ミラー角度調整手段を
制御するビーム照射位置制御手段とを備えている熱間圧
延鋼片突合せ溶接装置。 - 【請求項４】 溶接レーザ発振器と、ベンディング角度
が調整可能なレーザミラーを有し、溶接レーザビームを
溶接位置に伝送するビーム伝送手段と、レーザミラーの
角度を調整するミラー角度調整手段とを備えた熱間圧延
鋼片突合せ溶接装置において、参照レーザビーム発振器
と、前記ビーム伝送手段の伝送光路に設けられたビーム
集光径変更手段と、前記ビーム伝送手段を介して溶接位
置に伝送された参照レーザビームのビーム集光径を検出
する光センサと、光センサで検出したビーム集光径に基
づき目標ビーム集光径からの偏差を求める画像処理装置
と、ビーム集光径の偏差に基づいて前記ビーム集光径変
更手段を制御するビーム集光径制御手段とを備えている
熱間圧延鋼片突合せ溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07928997A JP3774536B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 熱間圧延鋼片の突合せ溶接方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07928997A JP3774536B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 熱間圧延鋼片の突合せ溶接方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10272585A true JPH10272585A (ja) | 1998-10-13 |
| JP3774536B2 JP3774536B2 (ja) | 2006-05-17 |
Family
ID=13685710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07928997A Expired - Fee Related JP3774536B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 熱間圧延鋼片の突合せ溶接方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3774536B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008000779A (ja) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Nissan Motor Co Ltd | レーザ加工装置およびレーザ加工方法 |
| JP2019162668A (ja) * | 2012-11-30 | 2019-09-26 | ディレクトフォトニクス インダストリーズ ゲーエムベーハーＤｉｒｅｃｔｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｇｍｂｈ | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| CN114178723A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-15 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种折叠光路激光切割头调试方法 |
| CN115805374A (zh) * | 2023-02-08 | 2023-03-17 | 无锡超强伟业科技有限公司 | 激光焊接枪 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101726137B1 (ko) | 2016-07-11 | 2017-04-12 | 주식회사 포스코 | 소재절단장치 및, 소재절단시스템 |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP07928997A patent/JP3774536B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008000779A (ja) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Nissan Motor Co Ltd | レーザ加工装置およびレーザ加工方法 |
| JP2019162668A (ja) * | 2012-11-30 | 2019-09-26 | ディレクトフォトニクス インダストリーズ ゲーエムベーハーＤｉｒｅｃｔｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｇｍｂｈ | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| CN114178723A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-15 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种折叠光路激光切割头调试方法 |
| CN114178723B (zh) * | 2021-12-09 | 2022-08-19 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种折叠光路激光切割头调试方法 |
| CN115805374A (zh) * | 2023-02-08 | 2023-03-17 | 无锡超强伟业科技有限公司 | 激光焊接枪 |
| CN115805374B (zh) * | 2023-02-08 | 2024-01-02 | 无锡超强伟业科技有限公司 | 激光焊接枪 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3774536B2 (ja) | 2006-05-17 |
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