JP2003225784A - Laser brazing method and its device - Google Patents
Laser brazing method and its deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ発振器か
ら発振されるレーザ光を、加工ヘッドがワークに対して
相対移動しつつ照射するとともに、レーザ光が照射され
る加工点にブレージング用の溶融材料を供給してレーザ
ブレージング加工を行うレーザブレージング加工方法お
よび加工装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention irradiates a laser beam oscillated from a laser oscillator while a machining head moves relative to a workpiece, and a molten material for brazing at a machining point irradiated with the laser beam. The present invention relates to a laser brazing method and a laser brazing method for supplying laser to perform laser brazing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自動車などにおける車体パネルの接合方
法の一つとして、パネル接合部分に銅を主成分としたワ
イヤを供給するとともに、そのワイヤを熱で溶融させて
パネル相互を接合するブレージング工法が従来から知ら
れている。2. Description of the Related Art As one of the methods for joining a vehicle body panel in an automobile or the like, there is a brazing method in which a wire containing copper as a main component is supplied to a panel joining portion and the wire is fused by heat to join the panels to each other. Known from the past.
【０００３】ワイヤを溶融させる熱源としては、ＭＩＧ
溶接などによるアークが一般的だが、熱によるパネルの
歪みが発生するため、自動車に用いるような薄い鋼板の
接合では、接合前後の精度変化が大きく、接合後に仕上
げまたは修正が必要となっている。As a heat source for melting the wire, MIG
Although arcing due to welding or the like is common, distortion of the panel occurs due to heat. Therefore, in the joining of thin steel plates used in automobiles, there is a large change in accuracy before and after joining, and finishing or correction is required after joining.
【０００４】このため、現在では、極めて狭い範囲に集
中的に熱を発生させることができるレーザ光を熱源とし
て用いることにより、ブレージング加工速度を上げて生
産性を高めるとともに、パネルの熱歪みを減少させるこ
とが可能となっている。Therefore, at present, a laser beam capable of intensively generating heat in an extremely narrow range is used as a heat source to increase the brazing speed to improve productivity and reduce the thermal strain of the panel. It is possible to do.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したレ
ーザ光を用いてブレージング加工を行う場合には、多関
節ロボットなどに加工ヘッドと呼ばれるレーザ出射装置
を取り付け、この加工ヘッドを加工面に対して連続的に
移動させてブレージング加工を行う。By the way, in the case of performing the brazing process using the above laser light, a laser emitting device called a machining head is attached to an articulated robot or the like, and the machining head is attached to a machining surface. Brazing is performed by continuously moving.
【０００６】ここで、加工面と加工ヘッドとの相対姿勢
変化が少ないほど、加工面の強度および外観などブレー
ジング品質が安定するため、パネルの曲げ部などの曲面
を連続的にブレージング加工する際にも、加工面に対し
て姿勢を変化させずに行うことが望ましい。Since the brazing quality such as the strength and the appearance of the machined surface is more stable as the relative posture between the machined surface and the machining head is less changed, when the curved surface such as the bent portion of the panel is continuously brazed. Also, it is desirable to perform it without changing the posture with respect to the processed surface.
【０００７】しかしながら、一般的な多関節ロボットな
どで、図７に示すように、ワークＷおける小さい曲げＲ
部に対し、加工ヘッド１の相対姿勢を変化させずに、か
つレーザ光３が照射される加工点Ｐの移動速度を一定に
維持しつつ、ロボット５を追従させようとすると、曲げ
Ｒ部では、加工点Ｐの移動速度に対し、その外周側に位
置するロボット５の移動速度が数倍必要になる。However, in a general articulated robot or the like, as shown in FIG.
If the robot 5 is made to follow the position without changing the relative attitude of the processing head 1 and keeping the moving speed of the processing point P irradiated with the laser light 3 constant, the bending R part The moving speed of the robot 5 located on the outer peripheral side is required to be several times the moving speed of the processing point P.
【０００８】このため、曲げＲ部においては、ロボット
５が平面部Ｈにおける加工点Ｐの移動速度を維持でき
ず、移動速度が低下、つまり加工点Ｐの移動速度が平面
部Ｈでの移動速度に対して低下する。加工点Ｐの移動速
度が低下すると、ワイヤの供給量については一定である
ことから、加工点Ｐでのワイヤ溶融量が変化し、ブレー
ジング品質が低下するという問題がある。Therefore, in the bending R portion, the robot 5 cannot maintain the moving speed of the processing point P on the flat surface H, and the moving speed decreases, that is, the moving speed of the processing point P moves on the flat surface H. To lower. When the moving speed of the processing point P decreases, the amount of wire supplied is constant, so that the amount of wire melted at the processing point P changes, and the brazing quality deteriorates.
【０００９】なお、図７中でロボット５の移動速度Ｖ
は、
Ｖ＝（ａ／ｒ）×加工点Ｐの移動速度
ａ：ワーク加工面とロボット５との距離
ｒ：曲げＲ部の半径
となる。In FIG. 7, the moving speed V of the robot 5 is
Is V = (a / r) × moving speed of the machining point a: distance between the workpiece machining surface and the robot 5, r: radius of the bending R portion.
【００１０】そこで、この発明は、ブレージング品質を
向上させることを目的としている。Therefore, the present invention aims to improve the brazing quality.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、レーザ発振器から発振されるレ
ーザ光を取り込む加工ヘッドが、ワークに対して相対移
動しつつ前記レーザ光を照射するとともに、このレーザ
光が照射される加工点にブレージング用の溶融材料を供
給するレーザブレージング加工方法において、前記溶融
材料の単位時間あたりの供給量を、溶融した溶融材料と
ワークとの接触部の前記相対移動方向と直交する方向の
ぬれ長さが所定長以上となる量で、かつ前記接触部にお
ける溶融した溶融材料の前記相対移動方向と直交する断
面で外観部分に盛り上がりなどが発生しない所定量以下
として、レーザブレージング加工を行うレーザブレージ
ング加工方法としてある。In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is such that a processing head for taking in a laser beam emitted from a laser oscillator moves the laser beam while moving relative to a work. In the laser brazing method for irradiating, and supplying the molten material for brazing to the processing point irradiated with this laser beam, the supply amount of the molten material per unit time, the contact portion between the molten molten material and the workpiece Where the wetting length in the direction orthogonal to the relative movement direction is equal to or greater than a predetermined length, and at the cross section orthogonal to the relative movement direction of the molten material melted in the contact portion, no swelling or the like occurs in the appearance portion. The following is a laser brazing method for performing laser brazing.
【００１２】請求項２の発明は、請求項１の発明のレー
ザブレージング加工方法において、前記溶融材料の供給
時には、前記加工点のワークに対する相対移動速度が、
前記レーザ光から受ける熱量が所定量以上となって、溶
融材料の溶融不良が発生しない所定速度以下としてあ
る。According to a second aspect of the present invention, in the laser brazing method according to the first aspect of the invention, when the molten material is supplied, the relative moving speed of the processing point with respect to the work is
The amount of heat received from the laser beam is equal to or more than a predetermined amount, and the speed is equal to or lower than a predetermined speed at which no melting failure of the molten material occurs.
【００１３】請求項３の発明は、レーザ発振器から発振
されるレーザ光を取り込む加工ヘッドが、ワークに対し
て相対移動しつつ前記レーザ光を照射するとともに、こ
のレーザ光が照射される加工点に、溶融材料供給手段に
よりブレージング用の溶融材料を供給してレーザブレー
ジング加工を行うレーザブレージング加工装置におい
て、前記溶融材料供給手段は、前記溶融材料の単位時間
あたりの供給量が、溶融した溶融材料とワークとの接触
部の前記相対移動方向と直交する方向のぬれ長さが所定
長以上となる量で、かつ前記接触部における溶融した溶
融材料の前記相対移動方向と直交する断面で外観部分に
盛り上がりなどが発生しない所定量以下である構成とし
てある。According to a third aspect of the present invention, the processing head that takes in the laser light oscillated from the laser oscillator irradiates the laser light while moving relative to the workpiece, and also at the processing point to which the laser light is irradiated. In the laser brazing apparatus for performing a laser brazing process by supplying the molten material for brazing by the molten material supply means, the molten material supply means is a molten material supply amount per unit time, The wetting length of the contact portion with the work in a direction orthogonal to the relative movement direction is a predetermined length or more, and rises in the appearance portion in a cross section orthogonal to the relative movement direction of the molten material melted in the contact portion. It is configured to be equal to or less than a predetermined amount that does not occur.
【００１４】請求項４の発明は、請求項３の発明の構成
において、前記加工ヘッドのワークに対する相対移動速
度は、前記加工点のワークに対する相対移動速度が、前
記レーザ光から受ける熱量が所定量以上となって、前記
溶融材料の溶融不良が発生しない所定速度以下となる構
成としてある。According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the third aspect of the invention, the relative moving speed of the machining head with respect to the workpiece is such that the relative moving speed of the machining point with respect to the workpiece is a predetermined amount of heat received from the laser light. As described above, the speed is set to be equal to or lower than the predetermined speed at which the molten material does not melt poorly.
【００１５】請求項５の発明は、請求項４の発明の構成
において、前記加工ヘッドに設けられ、前記ワークの加
工点近傍に沿ってワークに接触しながら回転移動する回
転体と、この回転体の回転数を検出する回転数検出手段
と、この回転数検出手段が検出した回転数に基づいて前
記加工点の相対移動速度を算出し、この算出した相対移
動速度に基づいて、前記溶融材料供給手段による溶融材
料の供給量を制御する制御手段とを有する構成としてあ
る。According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the fourth aspect of the present invention, a rotating body which is provided in the processing head and rotates while being in contact with the work along the vicinity of the processing point of the work, and the rotating body. Rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the, and the relative movement speed of the processing point is calculated based on the rotation speed detected by the rotation speed detection means, and based on the calculated relative movement speed, the molten material supply And a control means for controlling the supply amount of the molten material by the means.
【００１６】[0016]
【発明の効果】請求項１または３の発明によれば、溶融
材料の単位時間あたりの供給量を、溶融した溶融材料と
ワークとの接触部における、加工ヘッドのワークに対す
る相対移動方向と直交する方向のぬれ長さが所定長以上
となる量で、かつ前記接触部における溶融した溶融材料
の前記相対移動方向と直交する断面で外観部分に盛り上
がりなどが発生しない所定量以下としているので、加工
面の強度および外観などのブレージング品質を向上させ
ることができる。According to the first or third aspect of the present invention, the supply amount of the molten material per unit time is orthogonal to the relative movement direction of the processing head with respect to the workpiece at the contact portion between the molten molten material and the workpiece. The wetting length in the direction is equal to or greater than a predetermined length, and is less than or equal to a predetermined amount that does not cause swelling or the like in the external appearance in a cross section orthogonal to the relative movement direction of the molten material melted in the contact portion. Brazing quality such as strength and appearance can be improved.
【００１７】請求項２または４の発明によれば、加工点
のワークに対する相対移動速度を、レーザ光から受ける
熱量が所定量以上となって、溶融材料の溶融不良が発生
しない所定速度以下としているので、加工面の強度およ
び外観などのブレージング品質を確実に向上させること
ができる。According to the second or fourth aspect of the present invention, the relative moving speed of the processing point with respect to the work is set to a predetermined speed or less at which the amount of heat received from the laser light becomes a predetermined amount or more and melting failure of the molten material does not occur. Therefore, it is possible to surely improve the brazing quality such as the strength and appearance of the processed surface.
【００１８】請求項５の発明によれば、加工点のワーク
に対する相対移動速度に応じて溶融材料を最適に供給す
ることができる。According to the invention of claim 5, the molten material can be optimally supplied according to the relative movement speed of the processing point with respect to the work.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２０】図１は、この発明の実施の一形態を示すレ
ーザブレージング加工装置の全体構成図で、図２は図１
の右側面図である。この加工装置は、多関節ロボット７
のヘッド保持ブラケット７ａに支持された加工ヘッド９
とレーザ発振器１１とが、光ファイバ１３により接続さ
れている。レーザ発振器１１から光ファイバ１３を通し
て加工ヘッド９に導入されるレーザ光１５は、ワークＷ
の加工点Ｐに向けて照射される。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a laser brazing apparatus showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is shown in FIG.
FIG. This processing device is an articulated robot 7
Processing head 9 supported by the head holding bracket 7a of
The laser oscillator 11 and the laser oscillator 11 are connected by an optical fiber 13. The laser light 15 introduced from the laser oscillator 11 to the processing head 9 through the optical fiber 13 is the work W.
Is irradiated toward the processing point P of.
【００２１】ここでのワークＷは、例えば自動車の車体
パネルを構成する２枚の薄い鋼板製のパネルであり、こ
の各パネルの折り曲げ部相互の突き合わせ部に対してレ
ーザブレージング加工を行う。The work W here is, for example, two thin steel plate panels constituting a vehicle body panel of an automobile, and laser brazing is performed on the abutting portions of the bent portions of the respective panels.
【００２２】上記した加工ヘッド９には、図２に示すよ
うに、ワイヤ供給用ブラケット１７が装着され、ワイヤ
供給用ブラケット１７の下部には溶融材料としてのワイ
ヤ１９を、前記した加工点Ｐに供給する溶融材料供給手
段としてのサーボモータ２１が取り付けられている。ワ
イヤ１９は、サーボモータ２１によって回転する一対の
供給ローラ２３相互間にガイドされ、さらにワイヤ供給
用ブラケット１７先端のノズル２５を介して加工点Ｐに
供給される。上記したサーボモータ２１は、制御手段と
しての制御装置２７によって駆動制御される。As shown in FIG. 2, a wire supply bracket 17 is attached to the above-described processing head 9, and a wire 19 as a molten material is attached to the processing point P at the lower portion of the wire supply bracket 17. A servo motor 21 as a molten material supply means for supplying is attached. The wire 19 is guided between the pair of supply rollers 23 rotated by the servo motor 21, and further supplied to the processing point P via the nozzle 25 at the tip of the wire supply bracket 17. The servo motor 21 described above is drive-controlled by a control device 27 as a control means.
【００２３】多関節ロボット７におけるヘッド保持ブラ
ケット７ａの加工ヘッド９と反対側の側面下部には、ロ
ーラ保持用ブラケット２９が装着され、ローラ保持用ブ
ラケット２９の下部には、加工点Ｐ近傍のワークＷに接
触する回転体としてのローラ３１が、ローラ回転軸３３
を介して回転可能に設けられている。A roller holding bracket 29 is mounted on a lower portion of a side surface of the head holding bracket 7a of the articulated robot 7 opposite to the processing head 9, and a workpiece near the processing point P is attached to the lower portion of the roller holding bracket 29. The roller 31 as a rotating body that is in contact with W is
It is rotatably provided via.
【００２４】ローラ３１は、レーザブレージング加工時
に、多関節ロボット７がワークＷに対して図１中で紙面
裏側に向けて移動する際に、ワークＷに接触しながら回
転する。ローラ回転軸３３には、ローラ３１の回転数を
検出する回転数検出手段としてのエンコーダ３５が備え
られ、エンコーダ３５が検出した回転数は前記した制御
装置２７に送られる。制御装置２７は、ローラ３１の回
転数に基づいて加工点Ｐの移動速度を算出し、この移動
速度に応じてサーボモータ２３を駆動制御して、ワイヤ
１９の供給量を調整する。The roller 31 rotates while contacting the work W when the articulated robot 7 moves toward the back side of the paper in FIG. 1 with respect to the work W during the laser brazing process. The roller rotation shaft 33 is provided with an encoder 35 as a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the roller 31, and the rotation speed detected by the encoder 35 is sent to the control device 27. The control device 27 calculates the moving speed of the processing point P based on the rotation speed of the roller 31, and drives and controls the servo motor 23 according to the moving speed to adjust the supply amount of the wire 19.
【００２５】次に作用を説明する。レーザ発振器１１で
発振されたレーザ光１５は、光ファイバ１３を通して加
工ヘッド９から、ワークＷに向けて照射され、加工点Ｐ
で発熱させる。このとき、加工点Ｐには、サーボモータ
２３の駆動によりワイヤ１９が供給され、供給されたワ
イヤ１９は、レーザ光１５の発熱作用によって溶融し、
その溶融部によりワークＷにおける２枚のパネル相互が
接合される。Next, the operation will be described. The laser light 15 oscillated by the laser oscillator 11 is irradiated from the processing head 9 toward the workpiece W through the optical fiber 13 and the processing point P
To generate heat. At this time, the wire 19 is supplied to the processing point P by the driving of the servo motor 23, and the supplied wire 19 is melted by the heat generation effect of the laser light 15,
The two panels of the work W are joined to each other by the fusion zone.
【００２６】このようなパネル接合作業は、多関節ロボ
ット７が、図１中で紙面裏側（図２中では右側）に向け
て移動しながら行う。この移動時には、ローラ３１がワ
ークＷの加工点Ｐ近傍の表面に接触しながら回転する。
このローラ３１の回転数はエンコーダ３５によって検出
され、さらに制御装置２７が、この回転数に基づき加工
点Ｐの移動速度を算出し、算出した移動速度に応じてサ
ーボモータ２３を駆動制御して、ワイヤ１９の供給量を
調整する。Such panel joining work is performed by the articulated robot 7 while moving toward the back side of the paper in FIG. 1 (right side in FIG. 2). During this movement, the roller 31 rotates while contacting the surface of the work W near the processing point P.
The rotation speed of the roller 31 is detected by the encoder 35, and the control device 27 further calculates the moving speed of the processing point P based on this rotation speed, and drives and controls the servo motor 23 according to the calculated moving speed. The supply amount of the wire 19 is adjusted.
【００２７】ここで、ワークＷと加工ヘッド９との相対
位置関係、加工ヘッド９の移動速度およびワイヤ１９の
供給量は、接合するパネルの合わせ面断面構造、レーザ
発振器１１の出力および、ブレージング加工部分に必要
とされる品質などにより決定され、上記した相対位置関
係、移動速度がある範囲から外れた場合には、ブレージ
ング品質が低下する。Here, the relative positional relationship between the work W and the machining head 9, the moving speed of the machining head 9 and the supply amount of the wire 19 are determined by the cross-sectional structure of the mating surfaces of the panels to be joined, the output of the laser oscillator 11, and the brazing process. The brazing quality is deteriorated when the relative positional relationship and the moving speed deviate from a certain range, which are determined by the quality required for the part.
【００２８】このようなブレージング品質の低下は、前
記図７に示したように、特にワークＷにおける小さい曲
げＲ部に沿ってブレージング加工を行う場合に、加工点
Ｐの移動速度が低下するので、顕著なものとなる。As shown in FIG. 7, such a deterioration in brazing quality results in a decrease in the moving speed of the processing point P, particularly when the brazing processing is performed along the small bend R portion of the work W. It will be remarkable.
【００２９】例えば、図３（ａ）に示すような合わせ面
構造でのブレージング品質の良否範囲を、図４に示す。
上記図３のような合わせ面構造の接合部では、接合部の
強度はもちろんのこと、外部に露出する部分である場合
には、図６（ａ）に示すように、外観品質が良好である
ことが要求される。図６（ｂ）〜（ｆ）は、いずれも外
観品質が不良なものを示している。For example, FIG. 4 shows a range of quality of brazing quality in the mating surface structure as shown in FIG.
In the joint portion having the mating surface structure as shown in FIG. 3, not only the strength of the joint portion but also the appearance quality is good as shown in FIG. 6A when the portion is exposed to the outside. Is required. FIGS. 6B to 6F all show poor appearance quality.
【００３０】なお、図３（ａ）中で、ＡおよびＢは、ワ
イヤ１９が溶融した後のワイヤ溶融部１９ａと、ワーク
Ｗの２枚のパネルとが接合する接合長さ、つまりぬれ長
さである。すなわち、このぬれ長さは、加工ヘッド９の
移動方向と直交する方向のワイヤ溶融部１９ａとワーク
Ｗとの接触部の長さに相当する。In FIG. 3 (a), A and B are joining lengths at which the wire melting portion 19a after the wire 19 is melted and two panels of the work W are joined, that is, a wetting length. Is. That is, this wetting length corresponds to the length of the contact portion between the wire melting portion 19a and the work W in the direction orthogonal to the moving direction of the processing head 9.
【００３１】図３（ｂ），（ｃ）は、ワークＷの他の合
わせ面構造を示している。（ｂ）は、一方のパネルの表
面に他方のパネルの端部を突き当てたものであり、
（ｃ）は、２枚のパネルの端部を、面と平行な方向に互
いにずらせた状態で重ね合わせたものである。3 (b) and 3 (c) show another mating surface structure of the work W. As shown in FIG. (B) is obtained by abutting the end of the other panel against the surface of one panel,
In (c), the end portions of the two panels are overlapped with each other in a state of being offset from each other in a direction parallel to the plane.
【００３２】前記図４中で、横軸は加工点Ｐの移動速度
（ｍ／ｍｉｎ）、縦軸はワイヤ１９の供給量（ｍｍ3／
ｍｉｎ）であり、加工点出力が３ｋＷのＹＡＧレーザを
使用した場合である。図４中で○印は外観品質が良好、
△印は外観品質が一部不良、×印は外観品質が不良の場
合をそれぞれ示している。In FIG. 4, the horizontal axis represents the moving speed (m / min) of the processing point P, and the vertical axis represents the supply amount of the wire 19 (mm 3 / m 3 ).
min) and the case where a YAG laser with a processing point output of 3 kW is used. In Figure 4, the ○ marks have good appearance quality,
The mark Δ indicates that the appearance quality is partially defective, and the mark X indicates that the appearance quality is defective.
【００３３】ところで、接合部の静的引っ張り強度は、
図５に示すように、ワイヤ溶融部１９ａとパネル表面と
のぬれ長さ合計（図３中でＡ＋Ｂ）に依存する。図５中
で横軸がぬれ長さ合計（ｍｍ）で、縦軸が引張荷重
（Ｎ）である。By the way, the static tensile strength of the joint is
As shown in FIG. 5, it depends on the total wet length (A + B in FIG. 3) between the wire fusion portion 19a and the panel surface. In FIG. 5, the horizontal axis is the total wet length (mm) and the vertical axis is the tensile load (N).
【００３４】上記図５に示したように、接合部の必要と
する強度を得るためには、その強度に対応するぬれ長さ
合計が必要であり、そのための単位時間あたりのワイヤ
供給量の最低量を、図４中で線分ｂとして示してある。
すなわち、このワイヤ供給量の最低量は、上記したぬれ
長さ合計が所定長となる量に対応している。なお、上記
した線分ｂについては、接合部の必要な強度（図５中
の引張荷重）→ぬれ長さ合計→必要な溶融部断面形
状→必要な溶融部断面積→必要なワイヤ溶融量→
必要なワイヤ供給量、の順に求めている。As shown in FIG. 5, in order to obtain the strength required for the joint, the total wet length corresponding to the strength is required, and the minimum amount of wire supply per unit time for that is required. The quantity is shown as line segment b in FIG.
That is, the minimum amount of wire supply corresponds to the amount by which the above-mentioned total wet length becomes a predetermined length. Regarding the above-mentioned line segment b, required strength of the joint (tensile load in Fig. 5) → total wet length → required cross-sectional shape of fusion zone → required cross-sectional area of fusion zone → required amount of wire fusion →
The required wire supply amount is calculated in this order.
【００３５】また、加工点Ｐの移動速度がある速度以上
では、レーザ光１５による熱量が不足することになり、
ワイヤ１９の溶融不良による外観品質不良（図６（ｂ）
の凹凸，同（ｆ）の欠落）となるため、そのための移動
速度限界が、図４中の線分ｃである。If the moving speed of the processing point P is higher than a certain speed, the heat quantity of the laser beam 15 will be insufficient,
Poor appearance quality due to defective melting of the wire 19 (FIG. 6B)
4), and the movement speed limit for that is the line segment c in FIG.
【００３６】さらに、ワイヤ供給量が多すぎる場合に
も、外観部分の盛上がりなどの外観品質不良（図６
（ｃ）の部分ふくれ，同（ｄ）の盛上がり，同（ｅ）の
ワイヤ余り）となるため、そのためのワイヤ供給量の最
大量を、図４中の線分ｄとして示している。すなわち、
このワイヤ供給量の最大量は、溶融部１９ａの外観部分
の盛り上がりなどの外観不良が発生しない所定量に対応
している。Further, when the wire supply amount is too large, appearance quality defects such as bulging of the appearance portion (see FIG. 6).
(C) Partial blistering, same (d) swelling, and same (e) wire surplus), so the maximum amount of wire supply for that is shown as line segment d in FIG. That is,
The maximum amount of the wire supply corresponds to a predetermined amount that does not cause a defect in appearance such as swelling of the appearance of the fusion zone 19a.
【００３７】上記した図６（ｃ），（ｄ），（ｅ）の外
観品質不良は、図６（ｃ）が、ワイヤ供給過多の割合が
小さく、不良の程度が最も小さく、同（ｅ）が、ワイヤ
供給過多の割合が大きく、不良の程度が最も大きいもの
である。図４においては、線分ｈからｉに向けてワイヤ
供給量過多の割合が徐々に大きくなり、これに伴い外観
品質の程度も徐々に大きく（悪く）なる状態を示してい
る。6 (c), 6 (d), and 6 (e), the defective appearance is small in FIG. 6 (c) because the ratio of excess wire supply is small and the degree of defect is the smallest. However, the ratio of excessive wire supply is large, and the degree of failure is the largest. FIG. 4 shows a state in which the ratio of excessive wire supply gradually increases from line segment h to i, and the degree of appearance quality also gradually increases (worse) accordingly.
【００３８】なお、上記した外観品質不良となる溶融部
１９ａの外観部分の盛上がりは、溶融部１９ａにおける
加工ヘッド９のワークＷに対する移動方向と直交する断
面でのものである。The rise of the appearance portion of the fusion zone 19a, which causes the above-mentioned poor appearance quality, is in a cross section orthogonal to the moving direction of the processing head 9 with respect to the workpiece W in the fusion zone 19a.
【００３９】また、図４中の線分ｊは、接合部の強度を
考慮せず、単に外観品質が不良となるときの単位時間あ
たりのワイヤ供給量の最低量を表している。すなわち、
この最低量以下になると、図６（ｆ）のような欠落不良
が発生する。Further, the line segment j in FIG. 4 simply represents the minimum amount of wire supply per unit time when the appearance quality is poor without considering the strength of the joint. That is,
When the amount is less than this minimum amount, a defect defect as shown in FIG. 6 (f) occurs.
【００４０】以上より、接合部の強度および外観品質と
もに満足する条件は、図４中でｅの範囲となる。すなわ
ち、このときのワイヤ１９の単位時間あたりの供給量
は、溶融部１９ａによるワークＷに対する接合部の必要
強度が得られるためのぬれ長さが所定長以上となる量
（図４中の線分ｂ）以上で、かつ溶融部１９ａの外観部
分の盛り上がりなどの外観不良が発生しない所定量（図
４中の線分ｄ）以下とするとともに、加工点Ｐのワーク
Ｗに対する移動速度が、レーザ光１５から受ける熱量が
所定量以上となって、ワイヤ１９の溶融不良が発生しな
い所定速度（図４中の線分ｃ）以下としてある。これに
より、接合部の強度および外観品質ともに良好とするこ
とが可能となる。From the above, the condition satisfying both the strength and the appearance quality of the joint is in the range of e in FIG. That is, the supply amount of the wire 19 per unit time at this time is an amount by which the wetting length for obtaining the necessary strength of the joining portion with respect to the work W by the fusion portion 19a becomes a predetermined length or more (a line segment in FIG. 4). b) or more and a predetermined amount (line segment d in FIG. 4) or less at which appearance defects such as swelling of the appearance portion of the fusion zone 19a do not occur, and the moving speed of the processing point P with respect to the work W is the laser light. The amount of heat received from 15 is equal to or higher than a predetermined amount, and is equal to or lower than a predetermined speed (a line segment c in FIG. 4) at which the defective melting of the wire 19 does not occur. This makes it possible to improve the strength and appearance quality of the joint.
【００４１】この場合、加工点Ｐの移動速度の許容範囲
は、ワイヤ供給量を同等としたときに、最大でも０．５
ｍ／ｍｉｎ程度となっている。In this case, the permissible range of the moving speed of the processing point P is 0.5 at the maximum when the wire feed amount is the same.
It is about m / min.
【００４２】ところが、前述したように、加工面が平面
部となる加工点を例えば３〜４ｍ／ｍｉｎで移動させ、
その移動速度を前記図７に示したような曲げＲ部でも維
持しようとすると、ロボット７が加工点の移動速度に追
従できず、５０％程度加工点速度が低下してしまう。こ
のため、この加工点速度低下に合わせてワイヤ供給量も
低下させる必要がある。However, as described above, the processing point at which the processed surface is a flat portion is moved at, for example, 3 to 4 m / min,
If the moving speed is to be maintained even in the bending R portion as shown in FIG. 7, the robot 7 cannot follow the moving speed of the processing point, and the processing point speed is reduced by about 50%. Therefore, it is necessary to reduce the wire supply amount in accordance with the decrease in the processing point speed.
【００４３】上記した加工点Ｐの移動速度の低下は、多
関節ロボット７の移動に伴うローラ３１の回転をエンコ
ーダ３５が検出することで求めることができ、低下した
移動速度に応じたワイヤ供給量となるように、制御装置
２７がサーボモータ２３を駆動制御することで、安定し
たブレージング品質が得られることになる。The decrease in the moving speed of the machining point P can be obtained by detecting the rotation of the roller 31 accompanying the movement of the articulated robot 7 by the encoder 35, and the wire supply amount corresponding to the decreased moving speed. As described above, the controller 27 drives and controls the servo motor 23, so that stable brazing quality can be obtained.
【００４４】なお、加工点Ｐの移動速度の下限値は、図
４では１ｍ／ｍｉｎ程度まで外観品質良好範囲となって
いるが、生産性を考慮すると、１．５ｍ／ｍｉｎ以上が
望ましい。Although the lower limit of the moving speed of the processing point P is in the good appearance quality range up to about 1 m / min in FIG. 4, it is preferably 1.5 m / min or more in consideration of productivity.
【図１】この発明の実施の一形態を示すレーザブレージ
ング加工装置の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a laser brazing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１の右側面図である。FIG. 2 is a right side view of FIG.
【図３】（ａ）はブレージング加工部の詳細を示す断面
図、（ｂ）および（ｃ）は他の合わせ面構造によるブレ
ージング加工部の詳細を示す断面図ある。3A is a cross-sectional view showing details of a brazed portion, and FIGS. 3B and 3C are cross-sectional views showing details of a brazed portion having another mating surface structure.
【図４】加工点移動速度とワイヤ供給量との関係に基づ
くブレージング加工部の外観品質の良否を示す説明図で
ある。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the quality of the appearance quality of the brazing processing portion based on the relationship between the processing point moving speed and the wire supply amount.
【図５】ブレージング加工部におけるぬれ長さと引張荷
重との相関図である。FIG. 5 is a correlation diagram between a wetting length and a tensile load in a brazed portion.
【図６】ブレージング加工部の外観品質の良否を示した
モデル図で、（ａ）は良好、（ｂ）〜（ｆ）は不良であ
る。FIG. 6 is a model diagram showing the quality of appearance of the brazed portion, where (a) is good and (b) to (f) are bad.
【図７】曲げＲ部を備えたワークに対して加工ヘッドが
相対姿勢を変化させずに移動する状態を示す動作説明図
である。FIG. 7 is an operation explanatory view showing a state in which the processing head moves with respect to the work having the bending R portion without changing the relative posture.
９ 加工ヘッド １１ レーザ発振器 １５ レーザ光 １９ ワイヤ（溶融材料） ２３ サーボモータ（溶融材料供給手段） ２７ 制御装置（制御手段） ３１ ローラ（回転体） ３５ エンコーダ（回転数検出手段） Ｗ ワーク Ｐ 加工点 9 Processing head 11 Laser oscillator 15 Laser light 19 wire (molten material) 23 Servo motor (Means for supplying molten material) 27 Control device (control means) 31 roller (rotating body) 35 Encoder (rotation speed detection means) W work P processing point
Claims (5)
取り込む加工ヘッドが、ワークに対して相対移動しつつ
前記レーザ光を照射するとともに、このレーザ光が照射
される加工点にブレージング用の溶融材料を供給するレ
ーザブレージング加工方法において、前記溶融材料の単
位時間あたりの供給量を、溶融した溶融材料とワークと
の接触部の前記相対移動方向と直交する方向のぬれ長さ
が所定長以上となる量で、かつ前記接触部における溶融
した溶融材料の前記相対移動方向と直交する断面で外観
部分に盛り上がりなどが発生しない所定量以下として、
レーザブレージング加工を行うことを特徴とするレーザ
ブレージング加工方法。1. A molten material for brazing is applied to a machining head which takes in a laser beam oscillated from a laser oscillator while irradiating the laser beam while moving relative to a work, and to a machining point irradiated with the laser beam. In the laser brazing processing method for supplying, the amount of the molten material supplied per unit time is such that the wetting length in the direction orthogonal to the relative movement direction of the contact portion between the molten molten material and the work becomes a predetermined length or more. As an amount, and as a predetermined amount or less that does not cause swelling or the like in the appearance portion in a cross section orthogonal to the relative movement direction of the molten material melted in the contact portion,
A laser brazing method characterized by performing laser brazing processing.
のワークに対する相対移動速度が、前記レーザ光から受
ける熱量が所定量以上となって、溶融材料の溶融不良が
発生しない所定速度以下であることを特徴とする請求項
１記載のレーザブレージング加工方法。2. When the molten material is supplied, the relative movement speed of the processing point with respect to the work is not more than a predetermined speed at which the amount of heat received from the laser light becomes a predetermined amount or more and a melting failure of the molten material does not occur. The laser brazing method according to claim 1, wherein
取り込む加工ヘッドが、ワークに対して相対移動しつつ
前記レーザ光を照射するとともに、このレーザ光が照射
される加工点に、溶融材料供給手段によりブレージング
用の溶融材料を供給してレーザブレージング加工を行う
レーザブレージング加工装置において、前記溶融材料供
給手段は、前記溶融材料の単位時間あたりの供給量が、
溶融した溶融材料とワークとの接触部の前記相対移動方
向と直交する方向のぬれ長さが所定長以上となる量で、
かつ前記接触部における溶融した溶融材料の前記相対移
動方向と直交する断面で外観部分に盛り上がりなどが発
生しない所定量以下であることを特徴とするレーザブレ
ージング加工装置。3. A processing head, which takes in laser light oscillated from a laser oscillator, irradiates the laser light while moving relative to a work, and at the processing point where the laser light is irradiated, a molten material supply means. By the laser brazing apparatus for supplying the molten material for brazing by performing the laser brazing process, the molten material supply means, the supply amount of the molten material per unit time,
In an amount such that the wetting length in the direction orthogonal to the relative movement direction of the contact portion between the molten material and the work melted is a predetermined length or more,
Further, the laser brazing processing apparatus is characterized in that the amount is not more than a predetermined amount such that swelling or the like does not occur in an external appearance portion in a cross section orthogonal to the relative movement direction of the molten material melted in the contact portion.
動速度は、前記加工点のワークに対する相対移動速度
が、前記レーザ光から受ける熱量が所定量以上となっ
て、前記溶融材料の溶融不良が発生しない所定速度以下
であることを特徴とする請求項３記載のレーザブレージ
ング加工装置。4. The relative movement speed of the processing head with respect to the work is such that the relative movement speed of the processing point with respect to the work is such that the amount of heat received from the laser light is equal to or more than a predetermined amount, so that melting failure of the molten material does not occur. The laser brazing apparatus according to claim 3, wherein the speed is not more than a predetermined speed.
の加工点近傍に沿ってワークに接触しながら回転移動す
る回転体と、この回転体の回転数を検出する回転数検出
手段と、この回転数出手段が検出した回転数に基づいて
前記加工点の相対移動速度を算出し、この算出した相対
移動速度に基づいて、前記溶融材料供給手段による溶融
材料の供給量を制御する制御手段とを有することを特徴
とする請求項４記載のレーザブレージング加工装置。5. A rotating body which is provided on the machining head and rotates while moving in contact with the workpiece along the vicinity of the machining point of the workpiece, a rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the rotating body, and the rotation body. The relative movement speed of the processing point is calculated based on the rotation speed detected by the counting means, and the control means for controlling the supply amount of the molten material by the molten material supply means based on the calculated relative movement speed. The laser brazing apparatus according to claim 4, characterized by comprising.
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