JPS59206190A - Welding method - Google Patents

Welding method

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JPS59206190A
JPS59206190A JP59080029A JP8002984A JPS59206190A JP S59206190 A JPS59206190 A JP S59206190A JP 59080029 A JP59080029 A JP 59080029A JP 8002984 A JP8002984 A JP 8002984A JP S59206190 A JPS59206190 A JP S59206190A
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weld
laser
focused
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デイヴイツド・ロイ・マ−テイア−
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BRITISH SHITSUPUBIRUDAAZU
BURITEITSUSHIYU SHITSUPUBIRUDAAZU
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BRITISH SHITSUPUBIRUDAAZU
BURITEITSUSHIYU SHITSUPUBIRUDAAZU
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 は構造部材の形の金属,一般には鉄系金属の溶接と、こ
の溶接技術を用いた工場のレイアウトないし配列及び慣
行の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the welding of metals, generally ferrous metals, in the form of structural members and to improvements in factory layout and practices using this welding technique.

金属板の突合せ縁の溶接,即ち突合せ溶接は、材料を溶
融させるように板の隣接上部縁に沿い溶接アークを移動
させるとさによって通常行われる。しかし溶融域の深さ
く溶けこみ)は限られているため、厚みの大きな板の場
合ζこは、接合される板の他面も溶接する必要がある。
BACKGROUND OF THE INVENTION Welding of butt edges of metal plates, or butt welding, is commonly accomplished by moving a welding arc along the adjacent upper edges of the plates to melt the material. However, since the depth of melting (penetration) is limited, in the case of thick plates, it is necessary to weld the other side of the plates to be joined.

これは、部分的に接合された板を一回目のランの前に取
上げて反転させること(これは損傷を生じ。
This involves picking up and inverting the partially joined plates before the first run (this can cause damage).

高価なりレーン設備を必要とすることがある)と、板の
下方からa回目のランを行うこと(これは一層ゆっくり
した,溶接者にとって一層危険な作業である)によらね
ばならない。厚みの特に大きな板の場合には,複合溶け
こみだけでは不充分であり,予備操作として、板縁の上
端と下端に開先を形成し、これによって形成した(lI
) V字形の溝にフィラー材料を用いて溶接を逐行する。
(which may require expensive lane equipment) and by making the ath run from the bottom of the plate (which is a slower and more dangerous operation for the welder). In the case of a particularly thick plate, composite penetration alone is insufficient, and as a preliminary operation, grooves were formed at the upper and lower edges of the plate edge (lI
) Perform welding using filler material in the V-shaped groove.

その他の普通の溶接要求は,大体直角形態で7枚の板を
別の板に溶接することである。これは典型的には、各々
の内側コーナーに沿って溶接隅肉を形成することによっ
て行い、これにもコ回のランが必要である。板の厚みが
大きい場合は,溶接すべき板のコーナーに開先を形成す
る必要を生ずる。同様の技術はロール成形または製造さ
れた形成を板に固着する場合にも用いられる。
Another common welding requirement is to weld seven plates to another plate in a roughly orthogonal configuration. This is typically done by forming a weld fillet along each inside corner, which also requires several runs. If the plate is thick, it may be necessary to form grooves at the corners of the plate to be welded. Similar techniques are used to secure roll-formed or manufactured formations to plates.

レーザービームはいろいろの材料の切断にとって便利な
既知の手段である。レーザー切断の使用は,シート材に
対する最小の熱応力でクリーンカットを与えるため,比
較的薄い板またはシート材のために提案されている。
Laser beams are a convenient and known means for cutting a variety of materials. The use of laser cutting has been suggested for relatively thin plates or sheets to provide a clean cut with minimal thermal stress on the sheet.

強力レーザービームは、その潜在的な深い溶けこみのた
め,溶接工程においてのエネルギー源と考えられている
。しかし比較的厚い鉄系材料についてのレーザー溶接の
実験結果は,必ずしも満足すべきものではなかった。特
に溶接すべき縁部を酸素の不在下に切断し1次にこれら
の縁部を清浄にし5機械切削し、その全長に沿って均密
lこ接触状に嵌合させる必要のあることが判明した。こ
のような実験室的条件の下においてのみ溶接が可能にな
る。
Powerful laser beams are considered as an energy source in welding processes because of their potential deep penetration. However, the experimental results of laser welding on relatively thick iron-based materials were not necessarily satisfactory. In particular, it has been found necessary to cut the edges to be welded in the absence of oxygen and then to clean and machine these edges so that they fit in close contact along their entire length. did. Welding is only possible under these laboratory conditions.

造船その他の重工業上の工場慣行においては。In shipbuilding and other heavy industry factory practices.

実験室的条件は達成されず、レーザー溶接実験は成功し
ないこきがわかつている。この理由は、板の縁部の状態
にあるものき考えられる。第1に、切断された縁部は、
真直ではなく、多少湾曲している。第コに切断部分は普
通は多少酸化した表面であり、粗いリブまたは条痕が板
面と直角に延長する。これは酸素燃料またはレーザー−
ガスにより板を最初に大きさ屹切断した時のじよう乱に
よるものである。これらの理由により1幅/〜、2 m
mの規則的またはランダムな間隙が、突合せ面の間に生
じることがある。溶融した材料の溶融池を融解させるに
足るエネルギーを伝達するには、どんな強力なレーザー
ビームも、非常に細密に合焦または集光(7關以下。
It is known that laboratory conditions are not achieved and laser welding experiments are unsuccessful. The reason for this is thought to be the condition of the edges of the plate. First, the cut edges are
It's not straight, but somewhat curved. Second, the cut usually has a somewhat oxidized surface with rough ribs or striations extending perpendicular to the surface of the board. This can be oxygen fuel or laser
This is due to the disturbance when the plate was first cut to size using gas. For these reasons, 1 width/~, 2 m
Regular or random gaps of m may occur between the abutting surfaces. Any powerful laser beam must be very closely focused or focused (less than 7 degrees) to transmit enough energy to melt a pool of molten material.

例えばo、rw以下まで)する必要があり、実際に見ら
れる大きさの間隙は、ビームの集光された部分が金属と
接触しないかまたは焦点の上方又は下方のみにおいて接
触することにより融解を開始させない領域をもっている
e.g. o, rw or less) and gaps of the size seen in practice will initiate melting with the focused part of the beam not making contact with the metal or only contacting it above or below the focal point. There are areas where it is not allowed.

本発明者は、接触する板部分の広汎な調整を含まず、驚
くべきことに、板の一側からの操作のみで溶接でき、レ
ーザービームの特性である深い溶けこみを十分に活用し
、造船その他の作業条件の下に容易に適用可能な、金属
特に鉄系金属板のレーザー溶接方法を見出した。
Surprisingly, the inventor of the present invention was able to weld by only operating from one side of the plate, without extensive adjustment of the plate parts in contact, and by making full use of the deep penetration characteristic of the laser beam, the shipbuilding We have found a method for laser welding metal, especially ferrous metal plates, which can be easily applied under other working conditions.

本発明は、溶接すべき切断部分または形状部分を、その
表面が許容する限り密着させた状態において、金属板部
分を一緒に溶接する方法において、集光ないし合焦され
た高エネルギーのレーザービームを前記の最良接触の線
に沿って移動させ、はぼレーザービームの焦点のところ
に、ビームをさえぎる別の馴染みをもった材料を配置し
、該ビームをさえぎる材料上に、前記(り  ) 集光されたビームが衝突することIこよって、少くとも
部分的に形成されたプラズマを、少くとも部分的に閉じ
こめるために、成る量のガスをレーザービームの焦点に
指向させることを特徴′とする溶接方法を提供する。
The present invention provides a method for welding parts of metal sheets together, with the cuts or shapes to be welded in as close contact as their surfaces will allow, using a focused or focused high-energy laser beam. Moving along said line of best contact, at the focal point of the laser beam, another familiar material is placed that intercepts the beam, and on said beam intercepting material, said (ri) condensing material is placed. welding characterized in that a quantity of gas is directed to the focal point of the laser beam in order to at least partially confine the plasma formed by the impingement of the laser beams. provide a method.

被溶接部分の表面は、切断または圧延ないしはローリン
グ以上に、特別に調整する必要はないが、本発明はもち
ろんこの調整がされている場合ζども適用される。
The surface of the part to be welded does not need to be specially adjusted beyond cutting, rolling or rolling, but the present invention is of course applicable to any case where this adjustment has been made.

通常は板もビームをさえぎる材料も鉄系金属である。鉄
系金属に適用された「板」という用語は、少くとも3關
厚のものを意味する。「馴染みをもった」金属は、板と
同じ組成のものでもよいが、一般に同じ性質の少し異な
った合金であることが多い。
Usually both the plates and the material blocking the beam are made of ferrous metals. The term "plate" as applied to ferrous metals means at least three dimensions thick. The "familiar" metal may be of the same composition as the plate, but is typically a slightly different alloy with the same properties.

前記方法の操作において、板のいずれかの部分が集光さ
れたビームをさえぎっても、さえぎらなくても、少くと
もビームをさえぎる材料から、プラズマが形成される。
In operation of the method, a plasma is formed whether or not any part of the plate blocks the focused beam, at least from the material that blocks the beam.

供給されるガスは。What gas is supplied?

間隙の両側にある板の表面にエネルギーを伝達するには
足りるが溶接部のレベルよりも上方のビームをさえぎる
ほどではない量のレーザービームと、少くとも共働し得
る程度に、プラズマを所定の位置に保持する。実際のガ
ス供給パターンは、ビームの幅及び溶融池の大きさにつ
いて操作者により調節できる。実際には、厚みが3朋か
らコ3朋までの未切削の熱切断またはレーザー切断され
た板縁を前記レーザー技術により7回のパスで全深さに
亘り溶接できる。所望ならば、この溶接を、下面につい
て反復実施してもよく、レーザー技術は「ダウンハンド
」でも、「アップハンド」でも、垂直溶接または水平溶
接に有用である。
The plasma is directed to a predetermined area, at least enough to cooperate with the laser beam in an amount sufficient to transfer energy to the surfaces of the plates on either side of the gap, but not so much as to block the beam above the level of the weld. hold in position. The actual gas supply pattern can be adjusted by the operator in terms of beam width and weld pool size. In practice, uncut thermally cut or laser cut edges from 3 to 3 inches thick can be welded to their full depth in seven passes using the laser technique. If desired, this welding may be repeated on the underside, and laser techniques are useful for either "downhand" or "uphand" vertical or horizontal welding.

ビームをさえぎる材料は、理論上は1間隙に充てんされ
溶接裏当て片により所定位置に保持された粉末状または
微粒状の材料である。しかしこれは好ましくなく、所要
量が制御可能なように、溶接の間材料を供給することが
より好ましい。これをする1つの方法は1粒状材料を焦
点域に供給することであるが、ビームをさえぎるために
供給ワイヤを該焦点域に供給する方が好つごうである。
The material blocking the beam is theoretically a powdered or particulate material that fills a gap and is held in place by a welded backing piece. However, this is not preferred and it is more preferred to supply the material during welding so that the required amount can be controlled. One way to do this is to feed a grain of material into the focal area, but it is preferred to feed a feed wire into the focal area to block the beam.

ワイヤは通常は溶接部の前方から供給するが、その逆で
もよい。
The wire is usually fed from the front of the weld, but the reverse is also possible.

溶接フィラーワイヤとビームをさえぎるワイヤとの一体
化ないし組込みは区別される。溶接フィラーワイヤは慣
用され、溶接部の金属を補い、またはその組成を変化さ
せる役目をしている。このワイヤは、溶接点のところで
溶接線に配置されるが、エネルギー伝達は、エネルギー
源から溶接面及びワイヤに非選択的に行われるため1両
者共融解する。本発明によれば、フィラーワイヤ自身の
使用は適切ではない。どんなワイヤも、焦点に対し正確
に位置されねばならず、それにより1間隙が発生した場
合、ワイヤの気化とプラズマの形成が継目について起こ
り、互に接合すべき個所へのエネルギーを伝達が許容さ
れる。
A distinction is made between the integration of the welding filler wire and the wire blocking the beam. Weld filler wire is commonly used to supplement or change the composition of the metal in the weld. The wire is placed in the weld line at the weld point, but the energy transfer is non-selective from the energy source to the weld surface and the wire so that both co-fuse. According to the invention, the use of filler wire itself is not suitable. Any wire must be precisely positioned with respect to the focal point so that if a gap occurs, vaporization of the wire and formation of a plasma will occur around the seam, allowing energy to be transferred to the points to be joined together. Ru.

本発明の方法は、前述した突合せ溶接に容易に使用され
るうえに、−側から、7回のパスで。
The method of the present invention is easily used for butt welding as described above, and in addition, from the negative side, in 7 passes.

所望ならばT溶接部のステムとヘッドとの間に溶接部を
形成するためにも有用である。実際に。
It is also useful for forming a weld between the stem and head of a T-weld if desired. actually.

レーザービームの軸線は、so0以下、より普通には 
SO〜/!r0の角度で、所望の溶接線の一側に入り、
ビームは、接合すべき板の外面上またはそのすぐ内側に
おいて、ビームをさえぎる部材上に合焦または集光され
る。同様に、ステムが切断縁というよりもロール縁を有
するT溶接部が、このようζこして形成される。
The axis of the laser beam is below so0, more commonly
SO~/! Enter one side of the desired weld line at an angle r0,
The beam is focused or focused onto a beam blocking member on or just inside the outer surface of the plates to be joined. Similarly, a T-weld is formed in this way, where the stem has a rolled edge rather than a cut edge.

/ 7/ 1冨゛−] 7/ 77/′ /′ (//) 大きすぎる角度の使用は、両方の内側コーナーを溶接す
る必要があることを通常意味する。
/7/1傛-] 7/77/'/' (//) Using too large an angle usually means that both inside corners need to be welded.

これは全く差支えないが、本発明による/パスの特別の
利点はもちろん失われる。
This is perfectly acceptable, but the special advantages of the inventive path are of course lost.

本発明は、金属板例えば鋼板の溶接により組立体におい
て使用するためのワークステーション装置であって、被
溶接物の流れの連鎖内の別々の場所に、少くともaつの
そうしたステーションを設け、各々のステーションは、
前記aつ以上のワークステーションに共通の強力レーザ
ービーム発生装置の光路に選択的に光学的に連結され得
る可動のレーザービーム合焦ヘッドを有し、少くとも1
つの前記ワークステーションは前述した溶接手類を使用
する溶接ステーションである。
The present invention is a workstation device for use in assembly by welding metal sheets, such as steel sheets, comprising at least a such stations at separate locations in the flow chain of the workpieces, each The station is
a movable laser beam focusing head that can be selectively optically coupled to the optical path of an intense laser beam generator common to the one or more workstations;
The two workstations are welding stations that use the welding techniques described above.

少くとも1つのワークステーションは、例えば最初の切
断及びトリミングのためのレーザー切断ステーションで
あってもよい。レーザー切断は各種の材料のための周知
の技術であり、熱切断によるひずみを少くするために薄
い鉄系金(ノコ) 属シートの切断に有利に使用される。
The at least one workstation may be a laser cutting station, for example for initial cutting and trimming. Laser cutting is a well-known technique for a variety of materials and is advantageously used to cut thin ferrous metal sheets to reduce distortion due to thermal cutting.

典型的には、5個までの溶接ステーションを用いてもよ
い。それ以上の数も理論的には可能であるが(使用時に
は、どんな1つのステーションも他のステーションの使
用を停止させるので)5個という数字は好ましい最大値
である。
Typically up to five welding stations may be used. Five is the preferred maximum, although a higher number is theoretically possible (since in use any one station disables the other stations).

発生したビームへの選択的な光接続は「移動光学系」に
より達せられる。突合せ(溶接)線が静止合焦レーザー
ビームを通過するように、大きなゲージないし厚みの鋼
板を移動させることは適切ではない。同様に、レーザー
ビームの高エネルギー(S−コ5ki)の発生器は、重
く、高価で、やはり溶接線に沿って移動させることがで
きない。従って、本発明による典型的な構成は、(a)
集光されないコヒーレントなビームを与える強力なレー
ザービームの発生装置と、(b)−以上の位置に配した
一以上のアングル状レーザービームミラーと、(C)同
じ数の可動の合焦ヘッドとを有し、各々の該合焦ヘッド
は別のアングル゛状レーザービームミラー及びビームを
小断面に合焦させる合焦手段を備え、発生したビーム中
にアングル状ミラーを選択的に介在させることにより、
成る合焦へラドミラーに、それから更に前記合焦手段に
ビームが偏向されるようになっている。
Selective optical coupling to the generated beam is achieved by "moving optics". It is not appropriate to move large gauge or thick steel plates so that the butt (weld) line passes through a stationary focused laser beam. Similarly, high energy (S-co5ki) generators of laser beams are heavy, expensive and also cannot be moved along the weld line. Therefore, typical configurations according to the invention include (a)
(b) one or more angled laser beam mirrors disposed at or more positions, and (c) an equal number of movable focusing heads; each said focusing head comprises another angled laser beam mirror and focusing means for focusing the beam onto a small cross-section, by selectively interposing the angled mirror in the generated beam;
The beam is deflected to a focusing Radomirror and then further to said focusing means.

主要ビーム中に選択的に介在させ得るアングル状ミラー
自身は、ビームの長手方向に可動である。合焦ヘッド上
のアングル状ミラー自身は、合焦ミラーであってもよく
、特にレーザー出力が比較的大きい場合に、合焦手段又
はその一部を形成する。典型的な操作順序は、(1)最
初の板をレーザー切断し、(II)!初の板ユニットを
レーザー突合せ溶接して7枚のパネルとし、(il+)
補強バーをパネルに嵌合させるために、同一のさえぎり
手段を用いて、レーザー「スキッド」溶接をし、(財)
同じレーザースキッド溶接技術により、バー及びパネル
を横切って大きな間隔のけた材を固定することを含み得
る。
The angled mirror, which can be selectively interposed in the main beam, is itself movable in the longitudinal direction of the beam. The angled mirror on the focusing head may itself be a focusing mirror and form the focusing means or part thereof, especially if the laser power is relatively high. A typical sequence of operations is: (1) Laser cut the first board, (II)! Laser butt welded the first plate unit into 7 panels (il+)
To fit the reinforcing bar to the panel, laser "skid" welding was performed using the same barring means.
The same laser skid welding technique may include securing large spacing of girders across the bars and panels.

パネルの下面に補強バーを嵌合させたり、工程(1)〜
GV)の組立て単位上にパネルを嵌合させたすするため
に、英国出願g3106.10号に基づいた係属中の特
許願によるスルーウェルド技術を用いてもよい。
Fitting a reinforcing bar to the bottom surface of the panel, process (1) ~
The through-weld technique according to a pending patent application based on UK application no.

次に添付図面を参照して本発明を一層詳細に説明する。The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

第S図には一枚の板/、−が、線3に沿い理論的に完全
に整列された状態で図示されている。
In FIG. S, one plate /, - is shown in theoretically perfect alignment along line 3.

この線3にレーザーピームダが入射し、表面の直下に合
焦される。ピームダのエネルギーは、素材を通るキー溝
状部分Sを気化させ、この部分S中の蒸気圧は、溶融し
た壁6を支持する。
A laser beam beam enters this line 3 and is focused directly below the surface. The energy of the beam vaporizes a keyway-shaped section S through the material, and the vapor pressure in this section S supports the molten wall 6.

実際には蒸気はキー溝状部分Sから逃れることはできず
、ヘリウムの制御された噴流によってレーザ阻止プラズ
マを形成するであろう(第1図参照)。ピームダが継目
に沿って移動すると、キー溝状部分Sは移動する。これ
はピームダが既存のキー溝部分57t−溶解させ、その
後方では、材料が固化するからである。通常は1回のパ
スで深い溶けこみ溶接部が形成される。
In reality, the vapor will not be able to escape from the keyway S and will form a laser-blocking plasma by means of a controlled jet of helium (see FIG. 1). As the piece moves along the seam, the keyway-shaped portion S moves. This is because Peemda dissolves the existing keyway portion 57t, and the material solidifies behind it. A deep penetration weld is usually formed in one pass.

第一図は、本発明による溶接方法を実施する< 15;
 ) ために使用可能な装置の主要部の溶接線に沿った略断面
図である。
Fig. 1 shows the welding method according to the present invention <15;
) is a schematic cross-sectional view along the welding line of the main part of the device that can be used for.

レーザービーム7は焦点/Iよりも少し上方においてワ
イヤ/Jに入射する。ワイヤ/、2は電動機(図示しな
い)により駆動される供給ロールによって、ワイヤ送り
ノズル9を経て連続的に送られる。所望ならば、ワイヤ
ノコの送りは、溶接パスの移動速度に関連させ、そして
(又は)例えば溶接個所の前方にある間隙センサーによ
って、板/、Jの間の実際のギャップの測定値に関連さ
せることができる。
The laser beam 7 enters the wire /J slightly above the focal point /I. The wire 2 is continuously fed through a wire feed nozzle 9 by a feed roll driven by an electric motor (not shown). If desired, the feed of the wire saw can be related to the speed of movement of the welding pass and/or to the measurement of the actual gap between the plates /, J, for example by a gap sensor in front of the welding point. Can be done.

ワイヤノコは、先行する切断の間に生じた突合せ面上の
条痕などのため、板/、!間に横方向の間隙があっても
、レーザービーム7の入射によって気化される。ワイヤ
ノコの金属は気化し、プラズマを形成する。
Wire saws cut the board/,! Even if there is a lateral gap between them, they will be vaporized by the incidence of the laser beam 7. The metal in the wire saw vaporizes and forms plasma.

ガス供給フードjは、プラズマを閉じ込めるようなガス
流状態において、底部通路/41.中央ダクh/、を及
び周辺ダクト/6を経て、普通ヘリウムを含有するシー
ルドガスを供給する。
The gas supply hood j is connected to the bottom passageway/41. in a gas flow condition confining the plasma. A shielding gas, usually containing helium, is supplied via the central duct h/, and the peripheral duct /6.

英国特許第139/?93号にはでうした典型的な供給
フードが詳細に開示されている。このプラズマのビーム
が衝突IOすると、エネルギーが吸収され、このエネル
ギーは、周囲の金に移行して、溶融壁/9を連続的°に
形成する(壁19はキー溝状部分:lOを画定し、溶接
部−7として徐々に固化する)。
British Patent No. 139/? No. 93 discloses a typical feed hood in detail. When this plasma beam collides with the IO, energy is absorbed and transferred to the surrounding gold, forming a continuous molten wall/9 (the wall 19 defines a keyway-shaped portion: IO). , gradually solidifies as welded part-7).

第3図は本発明による技法が、第1図の紙面と直角の断
面図により概念的に拡大図示されている。ビーム7はワ
イヤ/Jに衝突して、プラズマ7aを形成し、このプラ
ズマはガス供給(図示しない)によって間隙中に保持さ
れ、完全に吹飛ばされもしないし、間隙の上部に停滞し
てレーザービームが充分な強さでワイヤl−(レーザー
をさえぎる)に到達することを妨げることもない。
FIG. 3 conceptually illustrates the technique according to the present invention on an enlarged scale in a cross-sectional view perpendicular to the plane of the paper of FIG. The beam 7 impinges on the wire/J to form a plasma 7a, which is held in the gap by a gas supply (not shown) and is not completely blown away, but stays at the top of the gap and generates a laser beam. Nor does it prevent the beam from reaching the wire l- (which blocks the laser) with sufficient strength.

第3a図は(厚さ、間隙、速度、材質その他に依存して
)この技術を使用して(必ずではないが)屡々形成され
る溶接部のh面図である。
Figure 3a is an h-plane view of a weld that is often (but not always) formed using this technique (depending on thickness, gap, speed, material, etc.).

この断面図において、コ/aは、「6」を丸:く・した
「導通ボウル」域である。実際の焦点の位置には、これ
より少し狭いくびれた領域、21bがあり、さらにこれ
より広い底部域コ1cがあり、ここではビームは再び広
がるが、溶接部の材料を溶解させておくだけの強度は備
えている。
In this cross-sectional view, C/a is the "conducting bowl" area with the number "6" circled. At the actual focal point there is a slightly narrower constricted region, 21b, and a wider bottom region 1c, where the beam spreads out again, but only enough to keep the weld material melted. It has strength.

前述したレーザー溶接によれば、従来技術の方法に比べ
て、被溶接物に生ずる熱ひずみが著しく少くなる。本発
明による溶接方法を適用する場合、主要なパラメーター
例えば焦点位置、フィラー供給速度、継目トラッキング
即ち全体の継目線について広汎な裕度のあることが見出
された。
Laser welding as described above produces significantly less thermal distortion in the welded object than prior art methods. It has been found that when applying the welding method according to the invention, there is a wide latitude regarding the main parameters such as focus position, filler feed rate, seam tracking, ie the overall seam line.

第9図には、本発明による典型的な突合せ溶接部が横断
面図により示されている。この溶接部は、底部よりも頂
部において広く、底部に向ってテーパー状になる前に少
しふくらんだ形状をもった、浴接金属の特徴的な断面形
状、22を有している。溶接金属の両側には、熱影響金
属の同様にテーパー状の領域2個があり・この領域−ダ
は、多くのアーク溶接法を用いて得られ第5図には、第
9図と同様の溶接金属域コj及び熱影響域コロを備えた
本発明による丁字形溶接部(スキッド溶接部と呼ばれる
)が図示されている。第S図の溶接部は、第2図と同様
の装置を用いて、1回のパスで形成するが、この装置は
、レーザービームコクが図示のヨウに50〜/ 5’の
角度で板l、−の間の間隙に入り得るように向けられる
In FIG. 9, a typical butt weld according to the present invention is shown in cross-section. This weld has the characteristic cross-sectional shape of the bath metal, 22, being wider at the top than at the bottom and slightly bulging before tapering towards the bottom. On either side of the weld metal are two similarly tapered regions of heat-affected metal; A T-shaped weld (referred to as a skid weld) according to the invention with a weld metal zone and a heat-affected zone is shown. The weld shown in Figure S is formed in one pass using a device similar to that shown in Figure 2, except that the laser beam angle is 50 to 5' to the direction shown in the figure. , - so as to be able to enter the gap between them.

このように、本発明によれば、扁平な突合せ溶接形態の
場合のように、ビームコクに衝突するようにワイヤを導
入することによって、整合のわるい継目に対しても、ス
キッド溶接部を形成できる。ワイヤ/コはそのほかにフ
ィラーを供与してもよいが、溶接部の冶金学的組成を変
更するようにも使用し得る。
Thus, according to the present invention, a skid weld can be formed even for a poorly aligned seam by introducing the wire so as to impinge on the beam body, as in the case of a flat butt weld configuration. The wire/co may also provide filler, but may also be used to modify the metallurgical composition of the weld.

このスキッド溶接技術により一側から1回のパスで健全
な連結部が通常形成されるが、他側からの一回目のパス
を用いてもよい。
Although this skid welding technique typically forms a sound connection in one pass from one side, a first pass from the other side may be used.

第6a図は、各々6闘厚の一枚の同様の板の(lγ ) 間に1回のパスで形成されたT溶接部のかたさ特性の実
際の例を示し、この板はエアーレーザー切断縁をもち、
これは表面から最初0..711θ隔だてられ、同種の
材料の衝突ワイヤを使用し、溶接部の移動速度はAnt
/秒である。図にはコ、skg負荷を用いたビッカース
・ピラミッドかたさ表示が示されている。
Figure 6a shows a practical example of the hardness characteristics of a T-weld formed in one pass between (lγ) two similar plates, each with a thickness of 6, with an air laser cut edge. have,
This is 0 from the surface. .. Using impingement wires spaced 711θ and of the same kind of material, the moving speed of the weld is Ant
/second. The figure shows a Vickers pyramid stiffness display using a skg load.

第6b図はざ11117秒の溶接速度を用いた同様の図
である。
Figure 6b is a similar diagram using a welding speed of 11117 seconds.

第6d図は両側の溶接部(−側にlパス)を示し、0.
3a間隔で、6龍酸素レーザー切断縁上の、それぞれの
速度は、7.2111/秒及び/41顛/秒である。
Figure 6d shows welds on both sides (l pass on the - side), with 0.
With a spacing of 3a, the respective speeds on the 6 dragon oxygen laser cutting edges are 7.2111/sec and /41 frames/sec.

第7図はレーザー溶接の異なった技術を断面図で示し、
これ自身は本発明に従わないが、英国出願ざ3 106
3θ号に基づいて同日付で出願された係属中の特許願に
より詳細に記載されている。この別の方法によれば、溶
接部例えば30は、矢印の方向のレーザービームを用い
てコ層を経て溶かされ、板3/、3−の間に強い継目を
形成するように固化されるが、本発明に用いられる衝突
ワイヤのようなさえぎり手段は用いない。本発明者は、
大きなマルチ溶接ユニットの溶接により製造のために使
用され全設備及び工程に利益を生ずるために本発明の溶
接技術に関連して、前記側の発明が生産ライン上で利用
されうろことを見出した@ 第を囚は第7図に類似し、同種の「スルーウェルド」3
3(板3Q、3!を接合する)を示す。
Figure 7 shows different techniques of laser welding in cross section,
Although this itself is not in accordance with the invention, UK application No. 3 106
No. 3θ, a pending patent application filed on the same date. According to this alternative method, the weld, e.g. , no blocking means such as the impingement wires used in the present invention are used. The inventor is
It has been found that the above-mentioned invention can be utilized on a production line in connection with the welding technology of the present invention to be used for manufacturing by welding large multi-weld units and bring benefits to the entire equipment and process. The second prisoner is similar to Figure 7 and has the same type of "Through Weld" 3.
3 (joining plates 3Q, 3!) is shown.

しかしこの場合、本発明に従うスキッド溶接部36は、
板3Sと直角に、板37を更に接合する。
However, in this case the skid weld 36 according to the invention is
A plate 37 is further joined at right angles to the plate 3S.

第2図は典型的な複合パネル製品を示し、この製品の製
造に、本発明による溶接技術が適用される。この製品は
、扁平な/J謁の板3tを有し、この板自身は、第2図
に示すように突合せ溶接された鋼ス) IJツブからで
きており、分りやすいように、一体の板として図示され
ている。板3rの一方の面にはスチフナ−39(図示の
例では5個)が溶接してあり、各々のスチフナ−は第5
図の技術−を用いて長さに沿い板3jに溶接されている
。スチフナ−39を横切って深いウェッブ4toが溶接
され、これらのウェッブは両方の板3tと(少くとも凹
みlθaの一側の)メチフナ−3デと接触する。これら
の接触線において第S図の技術により溶接する。
FIG. 2 shows a typical composite panel product, to which the welding technique according to the invention is applied. This product has a flat /J audience plate of 3t, which itself is made of butt-welded steel as shown in Figure 2. Illustrated as. Stiffeners 39 (five in the illustrated example) are welded to one surface of the plate 3r, and each stiffener has a fifth stiffener.
It is welded to the plate 3j along its length using the technique shown. Deep webs 4to are welded across the stiffener 39, these webs contacting both plates 3t and the stiffener 3de (at least on one side of the recess lθa). Weld at these contact lines by the technique of Figure S.

深いウエツブクθは後述する理由のためロールした上部
縁りθaを通常備えている。
A deep web θ typically has a rolled upper edge θa for reasons explained below.

この例では、パネルの長さ1Offl、幅にm。In this example, the length of the panel is 1Offl, and the width is m.

スチフナーの継目の全溶接部長さIfOm、対応した深
いウェッブの継目の長さ30mである。
The total weld length IfOm of the stiffener seam and the corresponding length of the deep web seam 30 m.

第10図は、線ダダに沿って金属片ダコ、ダ3の隣接す
る縁部を接合するために運動するように、固定ガン) 
IJ−上に突合せ溶接部(第コ、3゜亭図)を製造する
ための装置を取付けるしかだが示される。
Figure 10 shows a fixed gun moving along the line Dada to join the adjacent edges of the metal piece DADA3)
It is shown how to install the apparatus for producing butt welds (Fig. 3, 3) on the IJ-.

ガントリーは、横キャリッジlI6をそれに沿って動か
すための中空横材11kを支持する支持脚部1/を備え
ている。横材13の一方の突出端には焦点に到達してい
ないレーザービームlItをさえぎり(以下番ここれに
ついて説明する)横材llSの内部に沿ってそれを反射
させるためのアングル状ミラーダ7がある◇別のアング
ル状ミラーダtは、横キヤリツジダルと共に移動し、横
材lIS内に配置され、反射されたレーザービームをい
つもさえぎり、ステムjO内に下方に反射させ、スイベ
ルフォーカスヘッド341中の別のミラーS−,33に
、高さに従う調節部3ノを経と向わせ、かくして集束ビ
ームを出口35に生じさせる0板4tJ、4(Jの間の
間隙内にあるビーム焦点にさえぎり作用をするワイヤを
絶えず供給するために、ワイヤ供給機構SAも、ステム
Sθに取付けられている。
The gantry is equipped with a support leg 1/ that supports a hollow crosspiece 11k for moving the transverse carriage II6 along it. At one protruding end of the crosspiece 13 there is an angled mirror 7 for blocking the laser beam lIt that has not reached the focal point (this will be explained below) and reflecting it along the inside of the crosspiece IIS. ◇Another angled mirror t moves with the transverse carrier and is placed in the transverse member lIS to always intercept the reflected laser beam and reflect it downward into the stem jO, and another mirror in the swivel focus head 341 In S-, 33 there is a wire which acts to interrupt the beam focal point in the gap between the zero plates 4tJ, 4(J), which orients the adjustment part 3 according to the height and thus produces a focused beam at the exit 35. A wire supply mechanism SA is also attached to the stem S[theta] to constantly supply the S[theta].

第7QB、図は、ガス供給ダクト57を備えた出口3!
rの可能な形態を示し、ダクト!りは、集光されたビー
ム3gの一側に、ワイヤ供給ガイド39は他側にそれぞ
れ配置されて、コンパクトな形態を与える。
7th QB, the figure shows outlet 3 with gas supply duct 57!
Showing possible forms of r, duct! The wire feed guide 39 is placed on one side of the focused beam 3g and the wire feed guide 39 on the other side, giving a compact configuration.

第11図は第、!i、Aa〜6C図に示す溶接部を得る
ための本発明による溶接装置を示し、この装置は、可動
ガン) IJ−上に取付けられている。
Figure 11 is the ! i, Aa-6C shows a welding device according to the invention for obtaining the welds shown in Figures 6C, which device is mounted on a movable gun) IJ-;

可動ガン) IJ−は、レールA / K沿って可動な
支脚60を含み、突出端に第70図に示すようにビーム
lItのように集光されてないレーザービーム6ダをさ
えぎるためのアングル状ミラー63を備えた横材6コを
支持している0横材乙コと共に可動な横キャリッジt3
はレーザービームを更に偏向させるために横材中にアン
グル状ミラーA6を支持している0追加の運動可能性に
対処するために、多軸ロボットアームみ7が(第1O図
のスイベルフォーカスヘッド54t(,2ダゝ 及び簡単な高さホロワに代るように)設けられ、可撓性
レーザービームガイドは、フォーカスヘッドAffに終
端するようにロボットアーム内部に設ケられ、フォーカ
スヘッドAtには前記のように部材6?及びガス供給部
からワイヤが供給される。第ii図から明らかなように
、所望の溶接線に沿った垂直又は水平運動の高度な可撓
性は、この構成即ちガン) IJ−の運動、横キャリッ
ジの運動及びロボットアーム軸回りの運動によって与え
られる。
The movable gun (IJ-) includes a support leg 60 that is movable along the rail A/K, and has an angular shape at the protruding end to block the unfocused laser beam 6da like the beam lIt, as shown in FIG. A horizontal carriage t3 that is movable together with 0 horizontal members supporting 6 horizontal members equipped with mirrors 63
supports an angled mirror A6 in the crosspiece to further deflect the laser beam. To accommodate the additional movement possibilities, a multi-axis robot arm A6 (swivel focus head 54t in Figure 1O) A flexible laser beam guide is provided inside the robot arm terminating in the focus head Aff, and the focus head At is The wire is fed from the member 6? and the gas supply as shown in FIG. It is given by the movement of IJ-, the movement of the lateral carriage, and the movement about the axis of the robot arm.

第10,11図の装置は複合パネル又は同種の構造の改
良された溶接部の製造設備に組込むことができる。これ
は第1コ図に示される。第1j図を考察する前に、従来
技術の方法の性質を評価する必要がある。船舶構造に用
いる基本パネルの構造の典型的な既知の構成は、次のレ
イアウトを含む。
The apparatus of Figures 10 and 11 can be incorporated into equipment for manufacturing improved welds of composite panels or similar structures. This is shown in Figure 1. Before considering Figure 1j, it is necessary to evaluate the nature of the prior art method. Typical known configurations of basic panel construction for use in ship construction include the following layout:

(a)  供給者から受取った板を大きさにつきチェッ
クし、所要のトリミングを行うための、初期のトリミン
グ及び準備段階。この段階では、所望数の板の組立てに
ついて、選定された板縁を面取りし、後に2つのそうし
た板縁の突合せ溶接に際し溶接部の溶けこみが容易にな
るようにする。
(a) Initial trimming and preparation stage for checking the board received from the supplier for size and performing the required trimming. At this stage, for the assembly of the desired number of plates, selected plate edges are chamfered to facilitate weld penetration during later butt welding of two such plate edges.

(1))  隔置された平行な横ローラーを含む一連の
支持体上において、−の段階から次の段階に板を運び、
いくつかの段階で、溶接を行う。
(1)) conveying the board from one stage to the next on a series of supports comprising spaced apart parallel lateral rollers;
Perform welding in several stages.

典型的な溶接順序は次のことを含む。A typical welding sequence includes:

(1)所望サイズの1枚の大きな板を形成するように、
トリミングされたいくつかの板を突合せ溶接する。通常
は、3枚、1枚又は3枚のそうした板を突合せ、最初は
突合せ面の上級に沿って、板を横切る溶接工具を制御す
る溶接者によって、次に下線に沿って、熱溶接又はアー
ク溶接する。この後者の工程は「アップハンド」溶接に
よって行うか、又は半溶接板を反転させるかして行い得
る(後者の場合には高価なりレーン設備を必要とし、事
故の危険性がある)。
(1) To form one large board of desired size,
Butt weld several trimmed plates. Usually three, one or three such plates are butted together, first along the top of the butt plane, by the welder controlling the welding tool across the plates, and then along the bottom line, by heat welding or arc welding. Weld. This latter step can be done by "up-hand" welding or by inverting the half-welded plates (the latter requiring expensive lane equipment and risking accidents).

(11)最初の突合せ溶接部と直角にか又はこれ〜3θ
θ朋のスチフナー又は補強板を取付けるための、T溶接
部その他の手法。典型的には、溶接パネルの上面に10
枚の板が(もしあればロールされた縁部において)その
全長に沿って溶接される。更に、典型的には、各々の板
について一回の溶接バスが、各々の側部縁に沿って1回
づつ用いられる。
(11) At right angles to the first butt weld or from this to 3θ
θ T-welds or other methods for attaching stiffeners or reinforcement plates. Typically 10
The plates are welded along their entire length (at the rolled edges, if any). Additionally, typically one welding bath is used for each plate, one along each side edge.

(iiil  板及びバーに対する一以上の実質的な深
いウェッブ構造を、バーに対する90’の配向において
溶接する。これらは板上に/rn以上達することができ
、単一構造に対する溶接を許容するため、スチフニノグ
バーを受けいれる切除部分を下部縁に有するように形成
されると共に、バーの少くとも一部(例えば−側)と接
触するように形成される。
(iii) Weld one or more substantially deep web structures to the plate and bar in a 90' orientation to the bar, as these can reach more than /rn onto the plate and allow welding to a single structure; The lower edge is formed with a cutout portion that receives the stiffening bar and is formed to contact at least a portion (eg, the negative side) of the bar.

(iV)  (二重スキンパネルが望壕れる場合に)、
工程(1)、 (it) 、 (it旧こより製造され
た形式の反転されたパネルを、工程(1) 、 (+1
)により製造さく コア) れた構造物上に配置し、それを所定位置に溶接する。主
要な深いウェッブは、一つの組立てられた補強パネルの
間に挾持され、これらを隔てている。必要な溶接は、こ
のように形成された「クロールスペース」から行われ、
不快な、コストを高くする仕事である。
(iv) (when double skin panel is covered),
Steps (1), (+1)
) and weld it in place. The main deep web is sandwiched between and separating one assembled reinforcing panel. The necessary welding is done from the "crawl space" thus created,
It is an unpleasant and costly task.

このように、複雑なりレーン設備、別々の装備をもった
複数の溶接ステーション及び高価で危険な溶接技術は、
この典型的な構造中に全部含まれている。装置の別の特
徴として高価なりランプ又はくせ取り機器を必要とする
熱変形が溶接中に実際に起こり得る〇 第1−図は、溶接において製造された複合パネルのため
の、本発明の一様相に従った生産ラインを示す。この例
は、簡単なトランスファー運動(りθによって略示する
)と共通のレーザー設備71とのための共通のオーバー
ヘッドクレーンによってサービスされる3個のインライ
ンワークステーションI−4を備えている。う(コg) イン幅は典型的には最大寸法にまでの板に適している。
As such, complex lane equipment, multiple welding stations with separate equipment, and expensive and dangerous welding techniques are required.
All are included in this typical structure. Another feature of the equipment is that thermal distortion, which requires expensive lamps or straightening equipment, can actually occur during welding. Figure 1 shows an aspect of the invention for composite panels produced in welding. Shows the production line according to. This example includes three in-line workstations I-4 serviced by a common overhead crane for simple transfer motion (schematically indicated by RI θ) and a common laser facility 71. The in width is typically suitable for boards up to maximum size.

ステーションIは、−級が検査ピットクコ上にある板片
(図示しない)を支持する磁気ベッドクコを含み、第1
0図に示すようにガントリの直下にあるように生産方向
と直角の線に沿って同様の片に突合せる。第10図のレ
ーザービームlIgは図示のようにガントリーに到達し
、横キヤリツジダ乙の運動は、第J、、7.41図に示
すように溶接を行いビームを合焦させるために、突合せ
線に沿って溶接ヘッドを支持する。多数のストリップを
このように1つの板3g(第7図参照)に組込むことが
できる。このステーションIは必要ならばライン方向に
運動するためのころを有してもよく、これは所望により
、他のステーションについても同様とすることができる
Station I includes a magnetic bed wolfberry supporting a plate (not shown) whose grade is on the inspection pit wolfberry;
Butt a similar piece along a line perpendicular to the production direction, just below the gantry as shown in Figure 0. The laser beam lIg in Figure 10 reaches the gantry as shown and the movement of the lateral carrier O is directed to the butt line in order to perform welding and focus the beam as shown in Figure J.7.41. Support the welding head along. A large number of strips can thus be incorporated into one plate 3g (see FIG. 7). This station I may, if necessary, have rollers for movement in the line direction, and the same can be done for the other stations if desired.

ステーション■自身はターンテーブルに取付けγtされ
ている。これは突合せ溶接板を横切ってメチフナ−3デ
を最初に仮付は溶接するための普通のレール取付けされ
た横アーク支持アームク5を備えている。ターンテーブ
ルにより、最初の突合せ溶接部を横切って、又はこれと
平行に、スチフナーを位置させることができる(第9図
)。
Station ■ itself is attached to a turntable and held at γt. It is equipped with a conventional rail-mounted transverse arc support arm 5 for initially tack welding the metal fitting 3 across the butt weld plate. The turntable allows the stiffener to be positioned across or parallel to the initial butt weld (FIG. 9).

ステーション■は第77図に示した可動ガントリーを含
む。レーザービームX+は横材6.2に沿って横キャリ
ッジt!の方に偏向され、次にフォーカスヘッド6gに
レーザービームガイド中においてロボットアームの下方
に偏向される。このステーションにより、スチフナー3
9(仮付は溶接によりすでに動かなくしである)を、第
3図に示すように板3jに溶接できる。
Station (2) includes a movable gantry shown in FIG. The laser beam X+ travels along the crosspiece 6.2 to the horizontal carriage t! The laser beam is then deflected toward the focus head 6g and downwardly of the robot arm in a laser beam guide. This station allows stiffener 3
9 (the tacking is already fixed by welding) can be welded to the plate 3j as shown in FIG.

ガントリー、横キャリッジ及びロボットアームの運動は
必要な溶接線に従う。
The movements of the gantry, lateral carriage and robot arm follow the required weld line.

ステーション■はステーション■に類似しているが、ガ
ントリー、横キャリッジ及びロボットアームは、クレー
ン70によって供給される深いウェッブ4toを以前の
組立体に溶接するように、異なった運動をする。
Station ■ is similar to station ■, but the gantry, lateral carriage and robot arm move differently to weld the deep web 4to fed by the crane 70 to the previous assembly.

ステーションVは普通の検査、修理及びロードアウトス
テーションである。
Station V is a conventional inspection, repair and loadout station.

レーザー設備?/の性質は一般に自明である。Laser equipment? The properties of / are generally self-evident.

普通にはt □ KWレーザークロ、り7がビームエキ
スパンダー7Sと共に用いられることにより、外方への
偏向の前にビームを結合し、ビームをビーム経路4Zf
 、 64(に結合し、ミラーダ7.ル3によりさえぎ
ることができる。集光されないビーム経路に選択的に位
置決めされるか又は集光されないビーム経路から移動す
るように、種々のミラーを制御し得る。
Typically, a t □ KW laser microscope 7 is used with a beam expander 7S to combine the beam before outward deflection and direct the beam to the beam path 4Zf.
, 64 (and can be interrupted by the mirror mirror 7.3). The various mirrors can be controlled to be selectively positioned in or moved from the unfocused beam path. .

第72図のライン上においての本発明に従う溶接手順の
ためのヘビーデユーティレーザー設備の存在は、別の設
備又はステーションの組込みを可能にする。例えば矢印
Aの方向に外方番こレーザービームlItを延長させ、
供給者から入手した鋼片上の予備切断又はトリミング段
(図示しない)を行うように、ビームを適切に反射させ
合焦させる。レーザー切断は既知の方便であり、溶接目
的のために充分強力なビームは、(31) 切断のために充分に適切である。
The presence of heavy duty laser equipment for the welding procedure according to the invention on the line of FIG. 72 allows the incorporation of further equipment or stations. For example, by extending the outer laser beam lIt in the direction of arrow A,
The beam is appropriately reflected and focused to perform a pre-cutting or trimming step (not shown) on the steel billet obtained from the supplier. Laser cutting is a known expedient, and a beam powerful enough for welding purposes is well suited for (31) cutting.

第73図に、ステーション■、■の間に概念的に介在さ
れた別の製造工程において行われる操作が略示されてい
る。第7図の複合パネル自身は(深いウェッブのロール
された縁部ダθaを用いて)別の板3g、39に溶接し
、船舶の標準的な構造単位である二重スキンパネルを製
造することができる。第1/図に示すガントリー(又は
、おそらくは、ターンテーブルのある第i。
FIG. 73 schematically shows the operations carried out in another manufacturing process conceptually interposed between stations ① and ②. The composite panel of Figure 7 can itself be welded (with a deep web rolled edge θa) to another plate 3g, 39 to produce a double skin panel, which is a standard structural unit of ships. I can do it. The gantry shown in Fig. 1/i (or perhaps the gantry with the turntable).

図に示すガントリー)及びフォーカスヘッドに給送する
ための余分のレーザービーム通路を用いて、第79g図
に示す「スルーウェルド」(前出の係属中の先願に記載
されている)を簡単な下向き溶接技術により点線クデに
沿い形成することができる。このように、閉じこめられ
た不便なスペース内において溶接機器を用いたり、高価
で危険なオーバーハンド溶接を用いたりすることなく、
生産ライン上において、この標準ユニットを製造するこ
とができる。
The "through-weld" shown in FIG. 79g (described in the above-cited pending prior application) can be easily fabricated using the gantry shown in the figure) and an extra laser beam path to feed the focus head. It can be formed along the dotted lines using the downward welding technique. In this way, there is no need to use welding equipment in confined, inconvenient spaces or use expensive and dangerous overhand welding.
This standard unit can be manufactured on a production line.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

(3コ) 槙1図は上方からの1回のパスでコ枚の板を理論的にレ
ーザー溶接することを示す斜視図、第2図は本発明によ
る溶接装置の一形態を溶接線に沿い切断して示す断面図
、第3図は被溶接板の間の間隙内のさえぎりワイヤに衝
突するレーザービームを示す説明図、第3a図はこれに
より形成された典型的な溶接部の断面図、第を図は本発
明方法に従って形成された突合せ溶接部の横断面図、第
S図は本発明方法に従って形成されたT溶接部を示す横
断面図、第Aa、4b。 40図は3つの例示的な溶接断面を横切るかたさ値の読
みを示す説明図、第7図はレーザー溶接の異なる技術を
用いて得た溶接部の横断面図、第g図は第7図の技法と
同様の技法を用いて得た溶接部を示す横断面図、第9図
は船舶の構造に用いられる溶接底部パネルを示す斜視図
、第70図は特に第14.7.を図に示した溶接部を得
るために適した溶接組立体を支持する固定ガントリーを
示す斜視図、第ioh図は該溶接組立体のコンパクトな
溶接ヘッド構造を示す断面図、第1/図は特に第t、x
a−xc図に示した溶接部を得るために適した組立体を
支持する別の可動ガン) IJ−を示す斜視図、第1.
2図は本発明によるレーザー溶接技術を用いた生産ライ
ンを示す斜視図、第73図は2重スキンパネルの溶接を
示す略斜視図である。 符号の説明 l、コニ板、ダニレーザービーム、17=焦点、lコニ
ワイヤ。 (3り
(3 items) Figure 1 is a perspective view showing theoretical laser welding of three plates in one pass from above, and Figure 2 is a perspective view showing one form of welding device according to the present invention along the welding line. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the laser beam colliding with the interfering wire in the gap between the plates to be welded; FIG. The figure is a cross-sectional view of a butt weld formed according to the method of the present invention, and FIG. S is a cross-sectional view of a T-weld formed according to the method of the present invention. Figure 40 is an illustration showing hardness value readings across three exemplary weld cross-sections; Figure 7 is a cross-sectional view of a weld obtained using different techniques of laser welding; FIG. 9 is a perspective view of a welded bottom panel used in the construction of ships; FIG. 70 is a cross-sectional view showing a weld obtained using a technique similar to that of FIG. FIG. 1 is a perspective view showing a fixed gantry supporting a welding assembly suitable for obtaining the weld shown in FIG. Especially the t, x
Another movable gun supporting an assembly suitable for obtaining the weld shown in Figures a-xc) IJ- in a perspective view, 1st.
FIG. 2 is a perspective view showing a production line using the laser welding technique according to the present invention, and FIG. 73 is a schematic perspective view showing welding of a double skin panel. Explanation of symbols l, Koni plate, tick laser beam, 17 = focal point, l Koni wire. (3ri

Claims (1)

【特許請求の範囲】 l 溶接すべき切断部分または形状部分を、その表面が
許容する限り密着させた状態において、金属板部分を一
緒に溶接する方法において、集光ないし合焦された高エ
ネルギーのレーザービームを最良接触の線に沿って移動
させ、はぼレーザービームの焦点のところに。 ビームをさえぎる別の馴染みをもった材料を配置し、該
ビームをさえぎる材料上に、前記集光されたビームが衝
突することによって少くとも部分的に形成されたプラズ
マを、少くとも部分的に閉じこめるために成る量のガス
をレーザービームの焦点に指向させることを特徴とする
溶接方法。 ユ 金属板が3〜:13朋の厚みをもつことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の溶接方法。 j、  !; −,2左KWのレーザービームを用いて
7回のパスで溶接を行うことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の溶接方法。 グ 溶接線が大体一連の隣接した板縁の間の突合せ溶接
の溶接線であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
才たは第2項いずれか記載の溶接方法。 左 溶接線が板のロール縁または切断縁さ一連の板表面
との間のT溶接部であり、集光ないしは合焦されたビー
ムの軸線が前記一連の板表面に対しコθ0よりも小さい
角度を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1乃至3
項いずれか7項記載の溶接方法。 直 角度がS0〜/&’であることを特徴とする特許請
求の範囲第S項記載の溶接方法。 7 ビームをさえぎる材料が大体においてビームの焦点
のところに配置されるように連続的に送られる材料であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1乃至を項いずれ
か1項記載の溶接方法。 t 強力なレーザービームを集光ないし合焦する手段と
、ビームをさえぎる材料を前記焦点に給送する手段と、
ビームをさえぎる前記材料上に、集光ないし合焦された
ビームを衝突させること屹よって得たエネルギー伝達プ
ラズマを1局在化し閉じこめるために前記焦点の方に向
けられたガス供給手段とを有することを特徴とする溶接
ヘッド。 9 鋼板のような金属板の溶接により組立体において使
用するためのワークステーション装置であって、被溶接
物の流れの連鎖内の別々の場所に、少くとも一つのこの
様なステーションを配置し、各ステーションは前記aつ
以上のワークステーション−に共通の強力レーザービー
ム発生装置の光路に選択的に光学的に連結され得る可動
のレーザービーム合焦ヘッドを有し、少くさも1つの前
記ワークステーションが溶接手順を用いる溶接ステーシ
ョンであるワークステーション装置。 IO5個以下のワークステーションを溶接ステーション
としたことを特徴とする特許請求の範囲第を項記載のワ
ークステーション装置。 II  集光されないコヒーレントなビームを与える強
力なレーザービームの発生装置と、一つ以上の位置に配
置した一つ以上のアングル状レーザービームミラーとを
有し、各々の該位置には7個のミラーをビーム経路中に
選択的lこ介在させることができ、同じ数の可動の合焦
ヘッドを有し、各々の該合焦ヘッドは、別のアングル状
レーザービームミラーおよびビームを小断面に合焦させ
る合焦手段を備え。 発生したビーム中にアングル状ミラーを選択的に介在さ
せること番こより、成る合焦ヘッドミラーに、更にそこ
から前記合焦手段に、ビームを偏向させることを特徴と
する特許請求の範囲第9項または第1O項いずれか記載
のワークステーション装置。 /ユ アングル状ミラー自身をビームの長さ方向に可動
としたことを特徴とする特許請求の範囲第1/項記載の
ワークステーション装置。 (3)
[Claims] l A method for welding parts of metal sheets together, with the cut parts or shapes to be welded in as close a contact as their surfaces will permit, in which the Move the laser beam along the line of best contact until it is at the focal point of the laser beam. arranging another material that blocks the beam, and at least partially confines the plasma formed at least partially by the impact of the focused beam on the beam blocking material; A welding method characterized in that a beneficial quantity of gas is directed into the focal point of a laser beam. The welding method according to claim 1, wherein the metal plate has a thickness of 3 to 13 mm. j,! The welding method according to claim 1, characterized in that welding is performed in seven passes using a laser beam of -, 2 left KW. A welding method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the weld line is a weld line of a butt weld between generally a series of adjacent plate edges. Left: The weld line is a T-weld between the rolled or cut edge of the plate and a series of plate surfaces, and the axis of the focused or focused beam is at an angle smaller than θ0 with respect to the series of plate surfaces. Claims 1 to 3 characterized in that they include
The welding method described in any 7 items. The welding method according to claim S, wherein the perpendicularity is S0 to /&'. 7. A welding method according to any one of claims 1 to 1, characterized in that the material blocking the beam is a material that is continuously fed so as to be located approximately at the focal point of the beam. t means for concentrating or focusing a powerful laser beam and means for delivering a beam blocking material to said focal point;
and gas supply means directed towards said focal point for localizing and confining the energy transfer plasma obtained by impinging the focused or focused beam on said beam-obstructing material. A welding head featuring 9. Workstation equipment for use in assemblies by welding metal sheets, such as steel sheets, with at least one such station located at different locations in the flow chain of the workpieces, Each station has a movable laser beam focusing head that can be selectively optically coupled to the optical path of an intense laser beam generator common to the one or more workstations, and at least one of the workstations. A workstation device that is a welding station using a welding procedure. A workstation device according to claim 1, characterized in that a workstation with 5 or less IOs is used as a welding station. II. A generator of a powerful laser beam providing an unfocused coherent beam and one or more angled laser beam mirrors arranged in one or more positions, each of which has seven mirrors. can be selectively interposed in the beam path and have the same number of movable focusing heads, each of which focuses a separate angled laser beam mirror and the beam to a small cross-section. Equipped with a focusing means to Claim 9, characterized in that the beam is deflected to a focusing head mirror comprising an angled mirror selectively interposed in the generated beam and from there to said focusing means. or the workstation device according to any one of Clause 1O. The workstation device according to claim 1, wherein the angled mirror itself is movable in the length direction of the beam. (3)
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