JP2010064096A

JP2010064096A - Composite welding method and composite welding apparatus

Info

Publication number: JP2010064096A
Application number: JP2008231728A
Authority: JP
Inventors: Seiha O; 静波王; Hitoshi Nishimura; 仁志西村
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: JP5176801B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite welding method and a composite welding apparatus in which all of laser output, the feeding velocity of a first wire and the feeding velocity of a second wire are regulated so as to be proportional to welding velocity in the welding, by which the second wire is fed to a molten pool formed by a laser and an arc welding using the first wire. <P>SOLUTION: An arithmetic means 20 performs an arithmetic processing in such a manner that all of the laser output of a laser generating means 9, the feeding velocity of the first wire 3 controlled from an arc generating means 13 and the feeding velocity of the second wire 7 are made proportional to the welding velocity, thus satisfactory welding is performed, and further, the setting of welding parameters can be facilitated. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、被溶接物にレーザビームの照射とアーク溶接を行う複合溶接方法と複合溶接装置に関するものである。 The present invention relates to a composite welding method and a composite welding apparatus for performing laser beam irradiation and arc welding on an object to be welded.

レーザはエネルギ密度が高く、熱ひずみの少ない溶接を高速で行うことができるため、様々な板厚または材質の材料の溶接に使用可能である。しかし、被溶接物にギャップがあると、レーザビームがギャップから抜けてしまい溶接ができなくなったり、溶融金属がギャップを埋めるのに消費され、溶融金属不足に起因する溶接欠陥が発生したりする欠点がある。この欠点を補うために、フィラーを使用したレーザ溶接法が従来からあったが、フィラー溶融に余分のレーザエネルギが消費されるため、溶接速度の向上には限界がある。耐ギャップ能力と溶接速度の両立を図るために、レーザと消耗電極方式のアーク溶接を併用する複合溶接方法が提案されている（例えば、特許文献１）が、溶融したワイヤがギャップを埋める役割を果すことがポイントである。
特開昭５９−６６９９１号公報 A laser has a high energy density and can perform welding with little thermal strain at a high speed, so that it can be used for welding materials of various plate thicknesses or materials. However, if there is a gap in the work piece, the laser beam will escape from the gap and welding will not be possible, or molten metal will be consumed to fill the gap, resulting in weld defects due to lack of molten metal. There is. In order to make up for this drawback, a laser welding method using a filler has been conventionally used. However, since extra laser energy is consumed for melting the filler, there is a limit in improving the welding speed. In order to achieve both the gap resistance capability and the welding speed, a composite welding method using both laser and consumable electrode type arc welding has been proposed (for example, Patent Document 1). The point is to accomplish.
JP 59-66991 A

しかし、従来の複合溶接方法に使用するアーク溶接では、ワイヤ送給速度とアーク電流を独立に調整することができないため、溶着金属量と入熱の両方を自由に調整することができない。 However, in the arc welding used in the conventional composite welding method, the wire feed speed and the arc current cannot be adjusted independently, so that it is not possible to freely adjust both the amount of deposited metal and the heat input.

この問題を解決するために、本発明の発明者が提案中の方法（特願２００８−２１０４２３）では、レーザ溶接とアーク溶接を同時に行う複合溶接の溶融池に第２ワイヤを供給することによって、溶着金属量の調整を行っている。 In order to solve this problem, in the method (Japanese Patent Application No. 2008-210423) proposed by the inventor of the present invention, by supplying a second wire to a molten pool of composite welding in which laser welding and arc welding are performed simultaneously, The amount of deposited metal is adjusted.

図７は本発明の発明者が提案した従来の複合溶接方法の構成を示す模式図である。１は被溶接物、２はレーザビーム、３は第１ワイヤ、４は前記第１ワイヤ３と前記被溶接物１との間に形成したアーク、５は前記第１ワイヤ３が溶融して形成した溶滴、６は前記レーザビーム２と前記アーク４で前記被溶接物１に形成した溶融池、７は前記溶融池６に送給される第２ワイヤ、８は前記溶融池６が凝固して形成したビードである。図８は、図７の従来の複合溶接方法の原理を説明する模式図である。ＭＲ_Ａは従来の消耗電極式のアーク溶接方法の溶着速度を示す溶融曲線である。良好なビードを得るために、適正な溶着速度で溶接を行う必要がある。仮に目標の溶着速度をＶ_Ｗ０とすると、アーク溶接でこの溶着速度を実現するためには、Ｉ_０のアーク電流を供給する必要がある。一方、複合溶接方法を使用すると、第２ワイヤ７の送給速度を入熱と関係なく自由に調整することができるので、低いアーク電流でも高い溶着速度を実現することができる。例えば、溶融曲線ＭＲ_Ｆで示した溶着速度Ｖ_ＷＦで前記第２ワイヤ７を送給すると、溶着速度は溶融曲線ＭＲ_Ｈに従う。この際、目標の溶着速度Ｖ_Ｗ０を得るために必要なアーク電流は、従来のアーク溶接の前記アーク電流Ｉ_０からアーク電流Ｉ_Ｈに低下する。すなわち、同一の溶着速度を実現しつつ、アーク溶接の入熱をＩ_Ｈ／Ｉ_０倍に下げることができる。 FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional composite welding method proposed by the inventors of the present invention. 1 is a workpiece, 2 is a laser beam, 3 is a first wire, 4 is an arc formed between the first wire 3 and the workpiece 1, and 5 is formed by melting the first wire 3. 6 is a molten pool formed on the workpiece 1 by the laser beam 2 and the arc 4, 7 is a second wire fed to the molten pool 6, and 8 is a solidified portion of the molten pool 6. Bead formed. FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the principle of the conventional composite welding method of FIG. MR _A is a melting curve showing the welding speed of the conventional consumable electrode type arc welding method. In order to obtain a good bead, it is necessary to perform welding at an appropriate welding speed. Assuming that the target welding speed is _VW0 , it is necessary to supply an arc current of I _{0 in} order to realize this welding speed by arc welding. On the other hand, when the composite welding method is used, the feeding speed of the second wire 7 can be freely adjusted regardless of the heat input, so that a high welding speed can be realized even with a low arc current. For example, when delivering the second wire 7 at a deposition rate _{V WF} shown in melting curve MR _F, deposition rate follows the melting curve MR _H. At this time, the arc current required to obtain the deposition rate V _W0 goal is lowered from the arc current I ₀ of the conventional arc welding arc current I _H. That is, the heat input of arc welding can be reduced to I _H / I ₀ times while realizing the same welding speed.

しかし、この本発明の発明者が提案した複合溶接方法では、従来の課題を解決できるものの、その一方でレーザ出力とアーク電流とアーク電圧と第２ワイヤの送給速度など多くのパラメータを溶接する前に設定する必要があり、また、溶接速度を変えるたびにこれらのパラメータを溶接速度に応じて再度設定しなおさねばならない操作が必要である。 However, the composite welding method proposed by the inventors of the present invention can solve the conventional problems, but on the other hand, it welds many parameters such as laser output, arc current, arc voltage, and feeding speed of the second wire. It is necessary to set it before, and every time the welding speed is changed, these parameters must be set again according to the welding speed.

そこで、本発明では、従来の解決するとともに本発明の発明者が提案中のものより溶接パラメータの設定を容易にすることのできる複合溶接方法と複合溶接装置を提供することにある。 Therefore, the present invention is to provide a composite welding method and a composite welding apparatus that can solve the conventional problems and make it easier to set welding parameters than those proposed by the inventors of the present invention.

上記目的を達成するため本発明は、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置に第１ワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行うと共に、前記レーザビームと前記アーク溶接で形成した溶融池に第２ワイヤを供給する複合溶接方法であって、前記レーザビームの出力と前記第１ワイヤの送給速度と前記第２ワイヤの送給速度との何れも溶接速度に比例して調整する複合溶接方法であって、前記第１ワイヤと前記第２ワイヤとの換算送給速度の和を溶接速度に比例して調整する複合溶接方法、前記レーザビームの出力と前記アーク溶接のアーク電流と前記第２ワイヤの送給速度との何れも溶接速度に比例して調整する複合溶接方法、数１で算出したレーザ入熱Q_laserと数２で算出したアーク入熱Q_arcをほぼ等しくする複合溶接方法、数１で算出したレーザ入熱Q_laserと数２で算出したアーク入熱Q_arcが数３を満足する記載の複合溶接方法、数１で算出したレーザ入熱Q_laserを数２で算出したアーク入熱Q_arc以上にする複合溶接方法である。 In order to achieve the above object, the present invention simultaneously performs arc welding with the workpiece by feeding a first wire to the welding position while irradiating the welding position of the workpiece with a laser beam, A composite welding method for supplying a second wire to a molten pool formed by the laser beam and the arc welding, wherein an output of the laser beam, a feeding speed of the first wire, and a feeding speed of the second wire, Any of the above is a composite welding method that adjusts in proportion to the welding speed, the composite welding method that adjusts the sum of the converted feeding speeds of the first wire and the second wire in proportion to the welding speed, and the laser. A composite welding method in which the beam output, the arc welding arc current, and the feeding speed of the second wire are all adjusted in proportion to the welding speed, the laser heat input Q _laser calculated by Equation 1 and the equation 2 Carved arc heat input Q _arc Hybrid welding method of equal, hybrid welding method according to the arc heat input Q _arc calculated by the laser heat input Q _laser and the number 2 calculated by the number 1 satisfy the equation 3, the laser heat input Q _laser calculated by the number 1 This is a composite welding method in which the arc heat input Q _arc calculated in Equation 2 is used.

但し、P₀はレーザ出力、I_Aはアーク電流、V_Aはアーク電圧、v₀は溶接速度である。 Where P ₀ is the laser output, I _A is the arc current, V _A is the arc voltage, and v ₀ is the welding speed.

また、本発明は、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射するレーザ発生手段と、第１トーチを介して前記溶接位置に第１ワイヤを送給する第１ワイヤ送給手段と、第２トーチを介して前記溶接位置に第２ワイヤを送給する第２ワイヤ送給手段と、前記第１ワイヤ送給手段を制御しながら前記第１ワイヤと前記被溶接物にアーク溶接のための電力を供給するアーク発生手段と、溶接速度設定手段から溶接速度を、比例定数設定手段から比例定数を入力して演算処理を行う演算手段と、前記演算手段の演算結果を入力し前記レーザ発生手段と前記アーク発生手段と前記第２ワイヤ送給手段とを制御する制御手段とを備え、前記演算手段は、前記レーザ発生手段のレーザ出力と前記アーク発生手段から制御される第１ワイヤの送給速度と前記第２ワイヤの送給速度との何れも前記溶接速度に比例するよう演算処理を行う複合溶接装置であって、前記演算手段の代わりに前記第１ワイヤの送給速度と前記第２ワイヤの送給速度との和を前記溶接速度に比例するよう演算処理を行う演算手段を使用する複合溶接装置、前記演算手段の代わりに前記レーザ発生手段のレーザ出力と前記アーク発生手段のアーク電流と前記第１ワイヤの送給速度との何れも前記溶接速度に比例するよう演算処理を行う演算処理手段を使用する複合溶接装置、
また、本発明は、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射するレーザ発生手段と、第１トーチを介して前記溶接位置に第１ワイヤを送給する第１ワイヤ送給手段と、第２トーチを介して前記溶接位置に第２ワイヤを送給する第２ワイヤ送給手段と、前記第１ワイヤ送給手段を制御しながら前記第１ワイヤと前記被溶接物にアーク溶接のための電力を供給するアーク発生手段と、前記レーザ発生手段からレーザ出力を、前記アーク発生手段からアーク電流とアーク電圧とを、溶接速度設定手段から溶接速度を入力して演算処理を行う演算手段と、前記演算手段からの演算結果を入力し、前記演算手段から溶接許可信号を受けた場合は前記レーザ発生手段と前記アーク発生手段と前記第２ワイヤ送給手段を制御して溶接を行うが、前記演算手段から溶接不可信号を受けた場合は溶接を行わずに表示手段に表示信号のみを出力する制御手段とを備え、前記演算手段は、前記演算手段は数１で算出したレーザ入熱Q_laserと数２で算出したアーク入熱Q_arcが数３を満足した場合のみ前記溶接許可信号を出力する複合溶接装置であって、前記演算手段の代わりに、前記レーザ入熱Q_laserが前記アーク入熱Q_arc以上になった場合のみ前記溶接許可信号を出力する演算手段を使用する複合溶接装置である。 The present invention also provides a laser generating means for irradiating a welding position of a workpiece to be welded, a first wire feeding means for feeding a first wire to the welding position via a first torch, and a second A second wire feeding means for feeding a second wire to the welding position via a torch; and an electric power for arc welding to the first wire and the work piece while controlling the first wire feeding means. An arc generating means for supplying a welding speed, a calculation means for inputting a welding speed from a welding speed setting means and a proportional constant from a proportional constant setting means to perform calculation processing; and a calculation result of the calculation means for inputting the laser generation means; Control means for controlling the arc generating means and the second wire feeding means, wherein the computing means is a laser output of the laser generating means and a feeding speed of the first wire controlled from the arc generating means. And said A composite welding apparatus that performs arithmetic processing so that both the wire feeding speed and the welding speed are proportional to each other, and the first wire feeding speed and the second wire feeding speed instead of the computing means. Combined welding apparatus using arithmetic means for performing arithmetic processing so as to be proportional to the welding speed, a laser output of the laser generating means, an arc current of the arc generating means, and the first wire instead of the arithmetic means A composite welding apparatus using arithmetic processing means for performing arithmetic processing so that any of the feeding speeds is proportional to the welding speed,
The present invention also provides a laser generating means for irradiating a welding position of a workpiece to be welded, a first wire feeding means for feeding a first wire to the welding position via a first torch, and a second A second wire feeding means for feeding a second wire to the welding position via a torch; and an electric power for arc welding to the first wire and the work piece while controlling the first wire feeding means. An arc generating means for supplying the laser, a laser output from the laser generating means, an arc current and an arc voltage from the arc generating means, and a welding speed from the welding speed setting means to perform calculation processing; and When the calculation result from the calculation means is input and the welding permission signal is received from the calculation means, the laser generation means, the arc generation means and the second wire feeding means are controlled to perform welding. means When receiving the al welding disable signal and a control means for outputting only the display signal to the display unit without welding, said computing means, the number and the laser heat input Q _laser calculated by the number 1 is the arithmetic means 2 is a composite welding apparatus that outputs the welding permission signal only when the arc heat input Q _arc calculated in 2 satisfies _Equation 3, wherein the laser heat input Q _laser is replaced with the arc heat input Q instead of the computing means. It is a composite welding apparatus that uses arithmetic means for outputting the welding permission signal only when the _arc is equal to or greater than _arc .

また、本発明は、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射するレーザ発生手段と、第１トーチを介して前記溶接位置に第１ワイヤを送給する第１ワイヤ送給手段と、第２トーチを介して前記溶接位置に第２ワイヤを送給する第２ワイヤ送給手段と、前記第１ワイヤ送給手段を制御しながら前記第１ワイヤと前記被溶接物にアーク溶接のための電力を供給するアーク発生手段と、前記レーザ発生手段からレーザ出力を、前記アーク発生手段からとアーク電流とアーク電圧とを、溶接速度設定手段から溶接速度を入力して演算処理を行う演算手段と、前記演算手段からの演算結果を入力し前記レーザ発生手段と前記アーク発生手段と前記第２ワイヤ送給手段とを制御して溶接を行う制御手段とを備え、前記演算手段は、前記演算手段は数１で算出したレーザ入熱Q_laserと数２で算出したアーク入熱Q_arcが数３を満足せず、なおかつ、前記レーザ入熱Q_laserが前記アーク入熱Q_arcより小さい場合のみ、前記レーザ入熱Q_laserが前記アーク入熱Q_arcと等しくなるよう前記レーザ発生手段のレーザ出力を自動的に算出する複合溶接装置である。 The present invention also provides a laser generating means for irradiating a welding position of a workpiece to be welded, a first wire feeding means for feeding a first wire to the welding position via a first torch, and a second A second wire feeding means for feeding a second wire to the welding position via a torch; and an electric power for arc welding to the first wire and the work piece while controlling the first wire feeding means. Arc generating means for supplying a laser, laser output from the laser generating means, arc current and arc voltage from the arc generating means, and a welding speed input from a welding speed setting means to perform calculation processing; Control means for inputting a calculation result from the calculation means and controlling the laser generation means, the arc generation means, and the second wire feeding means to perform welding, and the calculation means includes: Calculate by number 1 Arc heat input Q _arc calculated by the laser heat input Q _laser and the number 2 which is not a satisfactory number 3, yet, the laser heat input Q _laser is the arc heat input Q when _arc smaller than only the laser heat input Q _In the composite welding apparatus, the laser output of the laser generating means is automatically calculated so that laser is equal to the arc heat input Q _arc .

また、本発明は、前記アーク溶接としてパルスＭＩＧアーク溶接を用いる複合溶接方法と複合溶接装置であって、前記レーザビームとしてＹＡＧレーザ、半導体レーザ、またはファイバレーザの何れかを用いる複合溶接方法と複合溶接装置、前記被溶接物と前記第１ワイヤと前記第２ワイヤとして材質がアルミニウム合金のものを用いる複合溶接方法と複合溶接装置である。 The present invention also provides a composite welding method and a composite welding apparatus that use pulse MIG arc welding as the arc welding, and a composite welding method that uses any one of a YAG laser, a semiconductor laser, or a fiber laser as the laser beam. A welding apparatus, a composite welding method and a composite welding apparatus using an aluminum alloy as the material to be welded, the first wire, and the second wire.

以上のように本発明は、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置に第１ワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行うと共に、前記レーザビームと前記アーク溶接で形成した溶融池に第２ワイヤを供給する複合溶接方法と複合溶接装置であって、前記レーザビームの出力と前記第１ワイヤの送給速度と前記第２ワイヤの送給速度との何れも溶接速度に比例して調整することによって良好な溶接を行うと共に、溶接パラメータの設定を容易にすることができる。 As described above, according to the present invention, the first wire is fed to the welding position while irradiating the welding position of the workpiece to be welded, and arc welding is simultaneously performed between the workpiece and the laser. A composite welding method and a composite welding apparatus for supplying a second wire to a beam and a molten pool formed by arc welding, wherein the output of the laser beam, the feed speed of the first wire, and the feed of the second wire By adjusting both of the speeds in proportion to the welding speed, it is possible to perform good welding and to easily set the welding parameters.

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における複合溶接方法と複合溶接装置の構成を示す模式図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a composite welding method and a composite welding apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

なお、図７と図８に示した内容と同様の構成および動作と作用効果を奏するところには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the place which show | plays the structure, operation | movement, and effect similar to the content shown to FIG. 7 and FIG. 8, detailed description is abbreviate | omitted, and it demonstrates centering on a different part.

９はレーザ発振器１０とレーザ伝送手段１１と集光光学系１２から構成されるレーザ発生手段、１３はケーブル１５とケーブル１６を通して第１ワイヤ３と被溶接物１との間にアーク４を発生するための電力を供給するアーク発生手段、１４は第１トーチ１７を通って前記第１ワイヤ３を前記被溶接物１に送給する第１ワイヤ送給手段、１８は第２トーチ１９を通って第２ワイヤ７を前記被溶接物１に形成した溶融池６に送給する第２ワイヤ送給手段である。２０は溶接速度設定手段２１から溶接速度v₀を、比例定数設定手段２２から比例定数α_{i (i=1, 2, 3, 4, 5)}を入力して演算処理を行う演算手段であり、その演算処理の結果であるレーザ出力P₁と、第１ワイヤ３の送給速度DV_WF1またはアーク電流I₁と、第２ワイヤ７の送給速度DV_FF1とを制御手段２３に出力する。前記制御手段２３では、前記演算手段２０の演算結果であるレーザ出力P₁と第１ワイヤ３の送給速度DV_WF1と第２ワイヤ７の送給速度DV_FF1をそれぞれ前記レーザ発生手段９と前記アーク発生手段１３と前記第２ワイヤ送給手段１８に出力し、それらを制御して溶接を行う。前記レーザ発生手段９は、その集光光学系１２でレーザビーム２を集光して前記被溶接物１に照射する。前記集光光学系１２は一枚あるいは複数のレンズから構成されてもよい。前記レーザ伝送手段１１は光ファイバであってもよく、レンズによって組み合わせた伝送系であってもよい。前記レーザ発振器１０は、図示していないが、外部の制御装置によってその出力値および出力タイミングを自由に制御することができるが、その出力値および出力タイミングを外部制御装置に出力することもできる。前記アーク発生手段１３は、溶接開始時には前記第１ワイヤ送給手段１４を制御し、前記第１ワイヤ３を前記被溶接物１に向かって送給しつつ、前記第１ワイヤ３と前記被溶接物１の間にアーク４を発生するよう制御するが、溶接終了時には前記第１ワイヤ送給手段１４による前記第１ワイヤ３の送給を停止すると共に、前記アーク４を停止するよう制御する。前記アーク発生手段１３は、図示していないが、外部の制御装置によってその出力値および出力タイミングを自由に制御することができるが、その出力値および出力タイミングを外部制御装置に出力することもできる。前記第１ワイヤ送給装置１４は前記アーク発生手段１３によって制御されるが、前記第１ワイヤ３の送給速度は外部の制御装置によって自由に制御することができるが、その送給速度値を外部制御装置に出力することもできる。前記第２ワイヤ送給装置１８は前記制御手段２３によって制御されるが、前記第２ワイヤ７の送給速度は外部の制御装置によって自由に制御することができるが、その送給速度値を外部制御装置に出力することもできる。前記制御手段２３として、コンピュータを使用してもよいが、コンピュータのような演算機能を有する部品、デバイス、装置あるいはそれらの組み合わせを使用してもよい。また、前記制御手段２３として、ロボットを使用してもよい。詳細の説明を省略するが、ロボットを使用する場合は、前記ロボットのマニピュレータ部に前記集光光学系１２と前記第１トーチ１７と前記第２トーチ１９とを固定して使用することができる。 Reference numeral 9 denotes a laser generating means comprising a laser oscillator 10, a laser transmission means 11, and a condensing optical system 12. Reference numeral 13 denotes an arc 4 generated between the first wire 3 and the workpiece 1 through the cable 15 and the cable 16. An arc generating means for supplying electric power for power supply, a first wire feeding means for feeding the first wire 3 to the workpiece 1 through a first torch 17, and a second torch 19 for feeding 18. The second wire feeding means feeds the second wire 7 to the molten pool 6 formed on the workpiece 1. Reference numeral 20 denotes a calculation means for inputting the welding speed v ₀ from the welding speed setting means 21 and the proportional constant α _{i (i = 1, 2, 3, 4, 5)} from the proportional constant setting means 22 to perform calculation processing. The laser output P _{1 as} a result of the calculation process, the feeding speed DV _WF1 or arc current I _{1 of} the first wire 3, and the feeding speed DV _FF1 of the second wire 7 are output to the control means 23. In the control means 23, the laser output P ₁ and the first wire feed rate DV _WF1 3 and each of the laser generating means 9 a feed rate DV _FF1 of the second wire 7 is a calculation result of the calculating means 20 the It outputs to the arc generation means 13 and the said 2nd wire feeding means 18, and they are controlled and welding is performed. The laser generation means 9 condenses the laser beam 2 by the condensing optical system 12 and irradiates the work piece 1. The condensing optical system 12 may be composed of one or a plurality of lenses. The laser transmission means 11 may be an optical fiber or a transmission system combined with a lens. Although not shown, the laser oscillator 10 can freely control its output value and output timing by an external control device, but can also output its output value and output timing to an external control device. The arc generating means 13 controls the first wire feeding means 14 at the start of welding, and feeds the first wire 3 toward the workpiece 1 while feeding the first wire 3 and the welded object. The arc 4 is controlled to be generated between the objects 1, but at the end of welding, the feeding of the first wire 3 by the first wire feeding means 14 is stopped and the arc 4 is controlled to be stopped. Although not shown, the arc generating means 13 can freely control its output value and output timing by an external control device, but can also output its output value and output timing to the external control device. . Although the first wire feeding device 14 is controlled by the arc generating means 13, the feeding speed of the first wire 3 can be freely controlled by an external control device. It can also be output to an external control device. Although the second wire feeding device 18 is controlled by the control means 23, the feeding speed of the second wire 7 can be freely controlled by an external control device. It can also be output to the control device. As the control means 23, a computer may be used, but a component, a device, an apparatus having a calculation function such as a computer, or a combination thereof may be used. Further, a robot may be used as the control means 23. Although a detailed description is omitted, when a robot is used, the condensing optical system 12, the first torch 17, and the second torch 19 can be fixed to the manipulator portion of the robot.

演算手段２０の動作について説明する。溶接開始時には、前記演算手段２０は、溶接速度設定手段２１から溶接速度v₀を、比例定数設定手段２２から比例定数α_{i（i=1, 2, 3, 4, 5）}を入力し、数４より前記レーザ発生手段９から出力すべくレーザ出力P₁と、前記アーク発生手段１３が前記第１ワイヤ送給手段１４を制御して出力すべく前記第１ワイヤ３の送給速度DV_WF1と、前記第２ワイヤ送給手段１８から出力すべく前記第２ワイヤ７の送給速度DV_FF1を算出してその算出値を前記制御手段２３に出力する。 The operation of the computing means 20 will be described. At the start of welding, the calculation means 20 inputs the welding speed v ₀ from the welding speed setting means 21 and the proportionality constant α _{i (i = 1, 2, 3, 4, 5)} from the proportionality constant setting means 22, 4, the laser output P ₁ to be output from the laser generating means 9, and the feed speed DV _WF1 of the first wire 3 to be output by the arc generating means 13 controlling the first wire feeding means 14. The feeding speed DV _FF1 of the second wire 7 is calculated to be output from the second wire feeding means 18 and the calculated value is output to the control means 23.

但し、P₁はレーザ出力、v₀は溶接速度、DV_WF1は第１ワイヤ３の送給速度、DV_FF1は第２ワイヤ７の送給速度、α₁、α₂、α₃は比例定数である。使用する被溶接物１の板厚および材質が決まれば、溶接実験を行うことによって前記比例定数α₁、α₂、α₃を決定することができるが、前記比例定数α₂とα₃は、詳細な計算方法の説明を省略するが、必要なビード予盛量やギャップや開先形状などから算出してもよい。 Where P ₁ is the laser output, v ₀ is the welding speed, DV _WF1 is the feeding speed of the first wire 3, DV _FF1 is the feeding speed of the second wire 7, and α ₁ , α ₂ , α ₃ are proportional constants. is there. If the plate thickness and material of the work piece 1 to be used are determined, the proportional constants α ₁ , α ₂ , and α ₃ can be determined by performing a welding experiment. The proportional constants α ₂ and α ₃ are Although a detailed description of the calculation method is omitted, the calculation may be performed from a necessary bead pre-filling amount, a gap, a groove shape, or the like.

図１に示した本発明の実施の形態１における複合溶接装置の動作について説明する。溶接開始時には、図示していないが、溶接開始命令を受けた制御手段２３は、前記演算手段２０の演算結果を受け、前記レーザ発生手段９にレーザ溶接の開始信号と前記レーザ出力値P₁を送りレーザビーム２照射を開始すると共に、前記アーク発生手段１３にアーク溶接の開始信号と前記第１ワイヤ３の送給速度DV_WF1を送ってアーク放電を開始し、また、前記第２ワイヤ送給手段１８に第２ワイヤ７の送給の開始信号と前記第２ワイヤ７の送給速度DV_FF1を送り前記第２ワイヤ７の送給を開始するよう動作する。前記アーク発生手段１３はその出力の指令がアーク電流で設定する場合があるが、前記制御手段２３では前記第１ワイヤ３の送給速度DV_WF1をアーク電流に換算した値を出力してもよい。この際の換算方法は、前記第１ワイヤ３の送給速度DV_WF1とアーク電流との実験式で換算してよい。一方、溶接終了時には、溶接終了命令を受けた前記制御手段２３は、前記レーザ発生手段９にレーザ溶接終了信号を送り前記レーザビーム２の照射を終了すると共に、前記アーク発生手段１３にアーク溶接終了信号を送ってアーク放電を終了し、また、前記第２ワイヤ送給手段１８にワイヤ送給の終了信号を送ることによって溶接を終了するよう動作する。 The operation of the composite welding apparatus in Embodiment 1 of the present invention shown in FIG. 1 will be described. At the start of welding, although not shown, the control means 23 that has received a welding start command receives the calculation result of the calculation means 20 and sends a laser welding start signal and the laser output value P ₁ to the laser generation means 9. Irradiation of the feed laser beam 2 is started, arc start signal and feed speed DV _WF1 of the first wire 3 are sent to the arc generating means 13 to start arc discharge, and the second wire feed is started. The means 18 is operated to send the second wire 7 feed start signal and the feed speed DV _FF1 of the second wire 7 to start feeding the second wire 7. The arc generating means 13 may set the output command as an arc current, but the control means 23 may output a value obtained by converting the feeding speed DV _WF1 of the first wire 3 into an arc current. . The conversion method at this time may be converted by an empirical formula of the feeding speed DV _WF1 of the first wire 3 and the arc current. On the other hand, at the end of welding, the control means 23 that has received a welding end instruction sends a laser welding end signal to the laser generating means 9 to end the irradiation of the laser beam 2 and ends arc welding to the arc generating means 13. A signal is sent to end the arc discharge, and a wire feed end signal is sent to the second wire feed means 18 to end the welding.

図１に示した本発明の実施の形態１における複合溶接装置を使用した溶接の特徴について説明する。前記数４によれば、前記レーザビーム２の出力P₁と前記第１ワイヤ３の送給速度DV_WF1と前記第２ワイヤ７の送給速度DV_FF1との何れも溶接速度に比例して算出されている。ビードに対する溶融金属の溶着金属量を考えると、単位ビード長さ当りの溶着金属量は第１ワイヤ３と第２ワイヤ７との合計したワイヤ送給速度に比例し、溶接速度と反比例する。したがって、数４を使用した場合、溶接速度と関係なく、単位ビード長さ当りの溶着金属量が一定になるので、ほぼ一定の形状のビードを得る条件が満たされる。一方、ビードに対する入熱を考えると、本発明の入熱は、レーザ入熱とアーク入熱の二つからなる。入熱が溶接速度と反比例する関係を考慮すると、数４を使用した場合、溶接速度と関係なく、単位ビード長さ当りのレーザ入熱が一定になる。但し、アーク入熱に関しては、例えば、アーク電流が第１ワイヤ３の送給速度とほぼ比例関係にあるアルミニウム合金の場合には、溶接速度と関係なく、アーク電流の増加に伴うアーク電圧の増加分を除いてアーク入熱はほぼ一定になる。すなわち、本発明の実施の形態１における複合溶接装置を使用した際には、単位ビード長さ当りの溶着金属量が一定になると共に、入熱も凡そ一定にすることが可能であると考えられる。その結果、溶接速度を変えてもほぼ一定のビード形状の溶接を得ることができる。但し、アーク電流と第１ワイヤ３の送給速度が比例関係から大きく離れる、例えば、細いワイヤ径のステンレス鋼または鉄鋼材料では、入熱は、アーク電流の増加に伴うアーク電圧の増加分以外に、ワイヤ突出し部分の抵抗発熱分も入るので、誤差がやや大きくなる場合がある。この場合、アーク電圧を調整することによってビード形状を調整することも可能なので、ほぼ一定のビード形状の溶接を得ることが可能である。 Features of welding using the composite welding apparatus in Embodiment 1 of the present invention shown in FIG. 1 will be described. According to Equation 4, the output P ₁ of the laser beam 2, the feed speed DV _WF1 of the first wire 3, and the feed speed DV _FF1 of the second wire 7 are all calculated in proportion to the welding speed. Has been. Considering the amount of molten metal deposited on the bead, the amount of deposited metal per unit bead length is proportional to the total wire feed speed of the first wire 3 and the second wire 7 and inversely proportional to the welding speed. Therefore, when Equation 4 is used, the amount of deposited metal per unit bead length is constant regardless of the welding speed, so that the condition for obtaining a bead having a substantially constant shape is satisfied. On the other hand, considering the heat input to the bead, the heat input of the present invention consists of laser heat input and arc heat input. Considering the relationship in which the heat input is inversely proportional to the welding speed, when Equation 4 is used, the laser heat input per unit bead length is constant regardless of the welding speed. However, with regard to arc heat input, for example, in the case of an aluminum alloy in which the arc current is approximately proportional to the feeding speed of the first wire 3, the arc voltage increases as the arc current increases regardless of the welding speed. Except for minutes, the arc heat input is almost constant. That is, when the composite welding apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is used, it is considered that the amount of deposited metal per unit bead length becomes constant and the heat input can be made substantially constant. . As a result, a substantially constant bead-shaped weld can be obtained even if the welding speed is changed. However, the arc current and the feeding speed of the first wire 3 are greatly different from the proportional relationship. For example, in the case of a stainless steel or steel material having a thin wire diameter, the heat input is in addition to the increase in the arc voltage accompanying the increase in the arc current. In addition, since the resistance heat generation at the protruding portion of the wire is included, the error may be slightly increased. In this case, since the bead shape can be adjusted by adjusting the arc voltage, it is possible to obtain a weld having a substantially constant bead shape.

板厚２ｍｍのＡ５０５２アルミニウム合金のビード・オン・プレート溶接を使用し、ビード形状と溶接パラメータの関係について調べた結果を説明する。図２は使用した溶接条件で、図３は得られたビード外観とビード断面である。図２（ａ）は、溶接速度を変えた時に使用したレーザ出力（○印）、アーク電流（◇印）および第１ワイヤ３（△印）と第２ワイヤ７（□印）の送給速度である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の溶接条件をもとにして算出した入熱（入熱＝〔（アーク電流×アーク電圧＋レーザ出力）／溶接速度〕。アーク入熱：○印、レーザ入熱：◇印、全体の入熱：△印）である。この実験では、レーザ出力とアーク電流および第１ワイヤ３と第２ワイヤ７の送給速度の溶接条件を溶接速度とほぼ比例するよう選定している。この際、レーザ入熱はほぼ一定であるが、アーク入熱は、アーク電流の増加に従って増加したアーク電圧を採用していたため、溶接速度に対してやや増加した。全体の入熱は、溶接速度に対してアーク入熱が増加した分だけやや増加する傾向であった。図３に示した溶接結果では、何れの溶接条件においてもほぼ同じ形状のビードが得られることがわかった。前述の通り、アーク入熱は、アーク電流の増加に従って増加したアーク電圧を採用していたために全体の入熱が溶接速度の増加に従って増加したが、ビード形状に及ぼす影響が少なかったことが言える。 The results of examining the relationship between the bead shape and the welding parameters using bead-on-plate welding of A5052 aluminum alloy having a thickness of 2 mm will be described. FIG. 2 shows the welding conditions used, and FIG. 3 shows the resulting bead appearance and bead cross section. FIG. 2 (a) shows the laser output (◯ mark), arc current (） mark), and feeding speed of the first wire 3 (Δ mark) and the second wire 7 (□ mark) used when the welding speed was changed. It is. 2 (b) shows the heat input calculated based on the welding conditions of FIG. 2 (a) (heat input = [(arc current × arc voltage + laser output) / welding speed). Laser heat input: ◇ mark, overall heat input: Δ mark). In this experiment, the welding conditions of the laser output, the arc current, and the feeding speed of the first wire 3 and the second wire 7 are selected to be substantially proportional to the welding speed. At this time, although the laser heat input was substantially constant, the arc heat input was slightly increased with respect to the welding speed because the arc voltage increased as the arc current increased. The overall heat input tended to increase slightly as the arc heat input increased with respect to the welding speed. In the welding results shown in FIG. 3, it was found that beads having substantially the same shape can be obtained under any welding conditions. As described above, the arc heat input employs an arc voltage that increases as the arc current increases, so the overall heat input increases as the welding speed increases.

以上のように本発明の実施の形態によれば、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置に第１ワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行うと共に、前記レーザビームと前記アーク溶接で形成した溶融池に第２ワイヤを供給する複合溶接方法と複合溶接装置であって、前記レーザビームの出力と前記第１ワイヤの送給速度と前記第２ワイヤの送給速度との何れも溶接速度に比例して調整することによって良好な溶接を行うと共に、溶接パラメータの設定を容易にすることができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the first wire is fed to the welding position while irradiating the welding position of the workpiece with the laser beam, and arc welding is performed with the workpiece. A composite welding method and a composite welding apparatus for simultaneously performing the second wire to the molten pool formed by the laser beam and the arc welding, the output of the laser beam, the feeding speed of the first wire, and the By adjusting both the feeding speed of the second wire in proportion to the welding speed, it is possible to perform good welding and to easily set the welding parameters.

以上の説明では、前記第１ワイヤ３と前記第２ワイヤ７との換算送給速度の和を溶接速度に比例して調整する演算手段を使用してもよい。前記換算送給速度の求め方および前記演算手段の演算方法は、数５によって表される。 In the above description, calculation means for adjusting the sum of the converted feeding speeds of the first wire 3 and the second wire 7 in proportion to the welding speed may be used. The method for obtaining the converted feeding speed and the calculation method of the calculation means are expressed by Equation 5.

但し、DV_Tranは換算送給速度、DV_WF1とφ₁は第１ワイヤの送給速度とワイヤ直径、DV_FF1とφ₂は第２ワイヤの送給速度とワイヤ直径、v₀は溶接速度、α₄は比例定数である。言うまでも、使用する被溶接物１の板厚および材質が決まれば、溶接実験を行うことによって前記比例定数α₄を決定することができる。この演算を行うことによって、例えば、アーク電流（または第１ワイヤ３の送給速度DV_WF1）をもってビードに対する入熱を微調整した場合には溶着金属量が変化するので、第２ワイヤ７の送給速度DV_WF1をもって単位ビード長さ当りの溶着金属量を補正して一定にすることができる。その結果、良好な溶接を行うと共に、溶接パラメータの設定を容易にすることができる。 Where DV _Tran is the equivalent feed speed, DV _WF1 and φ ₁ are the feed speed and wire diameter of the first wire, DV _FF1 and φ ₂ are the feed speed and wire diameter of the second wire, v ₀ is the welding speed, α ₄ is a proportionality constant. Needless to say, if the plate thickness and material of the work piece 1 to be used are determined, the proportionality constant α ₄ can be determined by conducting a welding experiment. By performing this calculation, for example, when the heat input to the bead is finely adjusted with the arc current (or the feeding speed DV _WF1 of the first wire 3), the amount of deposited metal changes. With the feed speed DV _WF1 , the amount of deposited metal per unit bead length can be corrected and made constant. As a result, good welding can be performed and welding parameters can be easily set.

また、以上の説明では、前記レーザ出力と前記アーク溶接のアーク電流と前記第２ワイヤの送給速度との何れも溶接速度に比例して調整する演算手段を使用してもよい。その演算方法としては、前記レーザ出力P₁と前記第２ワイヤの送給速度DV_FF1とは数４から算出するが、前記アーク電流は数６から算出することができる。 In the above description, arithmetic means for adjusting the laser output, the arc current of the arc welding, and the feeding speed of the second wire in proportion to the welding speed may be used. As the calculation method, the laser output P ₁ and the feeding speed DV _FF1 of the second wire are calculated from _Equation 4, while the arc current can be calculated from Equation 6.

但し、I₁はアーク電流、v₀は溶接速度、α₄は比例定数である。被溶接物１の板厚および材質が決まれば、溶接実験を行うことによって前記比例定数α₅を決定することができる。 Where I ₁ is the arc current, v ₀ is the welding speed, and α ₄ is a proportionality constant. If the plate thickness and material of the work piece 1 are determined, the proportionality constant α ₅ can be determined by conducting a welding experiment.

この場合の溶接の特徴について説明する。前述の通り、第１ワイヤ３の突出し分の抵抗発熱の多いステンレス鋼または鉄鋼材料では、単位ビード長さ当りの溶着金属量と入熱との両方を一定にするほうが困難な場合がある。この際、多少の溶着金属量の変動があっても、ビードに対する入熱を重視する場合を考えると、前述の通り、数４を使用することによって単位ビード長さ当りのレーザ入熱を一定にすることができる。また、数６を使用することによって単位ビード長さ当りのアーク入熱も、アーク電流の増加に伴うアーク電圧の増加分を除いて一定にすることができる。以上の説明の通り、前記レーザ出力P₁と前記アーク電流I₁と前記第２ワイヤの送給速度DV_FF1の何れも溶接速度に比例して調整することで良好な溶接を行うと共に、溶接パラメータの設定を容易にすることができる。 The characteristics of welding in this case will be described. As described above, in the case of stainless steel or steel material that generates a large amount of resistance heat from the protruding portion of the first wire 3, it may be more difficult to keep both the amount of deposited metal per unit bead length and the heat input constant. At this time, even if there is a slight variation in the amount of deposited metal, considering the case where the heat input to the beads is important, as described above, the laser heat input per unit bead length can be made constant by using Equation 4. can do. Also, by using Equation 6, the arc heat input per unit bead length can also be made constant except for the increase in arc voltage accompanying the increase in arc current. As described above, the laser output P ₁ , the arc current I _1, and the feeding speed DV _FF1 of the second wire are all adjusted in proportion to the welding speed, and good welding is performed. Can be easily set.

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における複合溶接方法と複合溶接装置の構成を示す模式図である。図４は、図１において、演算手段２０の代わりに演算手段２４を使用すると共に、制御手段２３の代わりに制御手段２５を使用したものである。なお、図１に示した内容と同様の構成および動作と作用効果を奏するところには同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。前記演算手段２４は、レーザ発生手段９からレーザ出力設定値P₀を、アーク発生手段１３からアーク電流I_Aとアーク電圧V_Aを、溶接速度設定手段２１から溶接速度v₀を入力して演算処理を行い、その演算処理の結果である溶接許可信号と溶接不可信号を前記制御手段２５に出力する。溶接開始時には、図示していないが、溶接開始命令を受けた前記制御手段２５は、前記演算手段２４の演算結果を受け、前記演算手段２４から溶接許可信号を受けた場合は、前記レーザ発生手段９にレーザ溶接の開始信号を送りレーザビーム２の照射を開始すると共に、前記アーク発生手段１３にアーク溶接の開始信号を送ってアーク放電を開始し、また、前記第２ワイヤ送給手段１８に第２ワイヤ７の送給の開始信号を送り前記第２ワイヤ７の送給を開始するよう動作するが、前記演算手段２４から溶接不可信号を受けた場合は、前記表示手段２６に溶接不可の表示信号のみを出力して前記表示手段２６でそれを表示させ、溶接を行わないよう動作する。 (Embodiment 2)
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a composite welding method and a composite welding apparatus in Embodiment 2 of the present invention. FIG. 4 shows a configuration in which the calculation means 24 is used instead of the calculation means 20 and the control means 25 is used instead of the control means 23 in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the place which has the structure, operation | movement, and effect similar to the content shown in FIG. 1, detailed description is abbreviate | omitted, and it demonstrates centering on a different part. The calculating means 24 calculates the laser output set value P ₀ from the laser generating means 9, the arc current I _A and the arc voltage V _A from the arc generating means 13, and the welding speed v ₀ from the welding speed setting means 21. Processing is performed, and a welding permission signal and a welding disabling signal as a result of the calculation processing are output to the control means 25. Although not shown at the start of welding, the control means 25 that has received a welding start command receives the calculation result of the calculation means 24, and when the welding permission signal is received from the calculation means 24, the laser generation means. A laser welding start signal is sent to 9 to start irradiating the laser beam 2, and an arc welding start signal is sent to the arc generating means 13 to start arc discharge, and the second wire feeding means 18 is sent to the second wire feeding means 18. It operates to send a start signal for feeding the second wire 7 and to start feeding the second wire 7, but when receiving the welding disabling signal from the computing means 24, the display means 26 is incapable of welding. Only the display signal is output and displayed on the display means 26, and the operation is performed so as not to perform welding.

演算手段２４の動作について説明する。溶接開始時には、前記演算手段２４は、レーザ発生手段９からレーザ出力設定値P₀を、アーク発生手段１３からアーク電流I_Aとアーク電圧V_Aを、溶接速度設定手段２１から溶接速度v₀を入力し数１と数２でそれぞれレーザ入熱Q_laserとアーク入熱Q_arcを算出する。その後、前記レーザ入熱Q_laserと前記アーク入熱Q_arcの関係が数３を満足するかどうかを確認し、満足した場合のみ溶接許可信号を出力するが、それ以外の場合は溶接不可信号を前記制御手段２５に出力する。 The operation of the calculation means 24 will be described. At the start of welding, the calculation means 24 sets the laser output set value P ₀ from the laser generation means 9, the arc current I _A and the arc voltage V _A from the arc generation means 13, and the welding speed v ₀ from the welding speed setting means 21. Input the numbers 1 and 2, and calculate the laser heat input Q _laser and the arc heat input Q _arc , respectively. After that, it is confirmed whether the relationship between the laser heat input Q _laser and the arc heat input Q _arc satisfies the _equation (3), and a welding permission signal is output only when the relationship is satisfied. Output to the control means 25.

この場合の溶接の特徴について説明する。被溶接物１に対する入熱がレーザ入熱Q_laserとアーク入熱Q_arcとの二つの部分からなる。アーク４は前記被溶接物１の上の広い領域にかかり前記アーク入熱Q_arcも広い範囲に分散するので、前記アーク４によって形成される溶融領域が広くて浅くなる。一方、レーザビーム２は前記被溶接物１の上の非常に狭い領域に照射され前記レーザ入熱Q_laserも非常に狭い領域にしか分散しないので、前記レーザビーム２によって形成される溶融領域が非常に狭くて深くなる。したがって、前記被溶接物１の深いところまで有効に溶融させるには、前記レーザ入熱Q_laserと前記アーク入熱Q_arcとをほぼ等しくすることが望ましい。 The characteristics of welding in this case will be described. The heat input to the workpiece 1 consists of two parts: laser heat input Q _laser and arc heat input Q _arc . Since the arc 4 covers a wide area on the workpiece 1 and the arc heat input Q _arc is also distributed over a wide area, the melting area formed by the arc 4 is wide and shallow. On the other hand, the laser beam 2 is irradiated on a very narrow region on the workpiece 1 and the laser heat input Q _laser is dispersed only in a very narrow region, so that the melting region formed by the laser beam 2 is very small. Narrow and deep. Therefore, in order to effectively melt the work piece 1 to a deep position, it is desirable to make the laser heat input Q _laser and the arc heat input Q _arc substantially equal.

板厚２ｍｍのＡ５０５２アルミニウム合金のビード・オン・プレート溶接を使用して、ビード形状と溶接パラメータの関係について調べた結果を説明する。図５は使用した溶接条件で、図６は得られたビード外観とビード断面である。図５（ａ）では、条件１（図２の溶接速度4 m/minの条件と同一条件）は比較のための基準条件で、条件２はアーク入熱Q_arcを上げた条件である。図５（ａ）には、２つの条件のレーザ出力（△印）と第１ワイヤ３の送給速度（○印）と第２ワイヤ７の送給速度（◇印）が示されている。図では、前記条件２のアーク電流を前記条件１のアーク電流より上げた際に入熱をほぼ一定にするために、レーザ出力を下げている。また、単位ビード長さ当りの溶着金属量を一定にするために前記第２ワイヤ７の送給速度をも下げている。図５（ｂ）は、図５（ａ）の溶接条件をもとにして算出した入熱（入熱＝〔（アーク電流×アーク電圧＋レーザ出力）／溶接速度〕。アーク入熱：○印、レーザ入熱：◇印、全体の入熱：△印）である。図６は、図５に示した溶接条件で溶接した際のビード外観およびビード断面である。この実験では、全体の入熱をほぼ一定にしているが、前記条件１ではレーザ入熱Q_laserが大きく、前記条件２ではアーク入熱Q_arcが大きく選定されている。その結果、図６に示した通り、アーク入熱Q_arcの大きい前記条件２では、前記条件１と同様に裏波溶接が得られるものの、ビード幅または溶込み幅の何れも前記条件１より広がっていた。言い換えれば、全体の入熱をほぼ一定にしても、前記レーザ入熱Q_laserを前記アーク入熱Q_arcより大きくすることによって、ビードまたは溶込み幅の狭い溶接ができる。また、前記レーザ入熱Q_laserを前記アーク入熱Q_arcとほぼ同等にしても、同様の効果を得ることが可能である。 The result of investigating the relationship between the bead shape and the welding parameters using bead-on-plate welding of A5052 aluminum alloy having a thickness of 2 mm will be described. FIG. 5 shows the welding conditions used, and FIG. 6 shows the resulting bead appearance and bead cross section. In FIG. 5A, condition 1 (the same condition as the welding speed of 4 m / min in FIG. 2) is a reference condition for comparison, and condition 2 is a condition in which the arc heat input Q _arc is increased. FIG. 5A shows the laser output (Δ mark) under the two conditions, the feeding speed (◯ mark) of the first wire 3 and the feeding speed (◇ mark) of the second wire 7. In the figure, the laser output is lowered in order to make the heat input substantially constant when the arc current of the condition 2 is increased above the arc current of the condition 1. Further, the feeding speed of the second wire 7 is also lowered in order to make the amount of deposited metal per unit bead length constant. 5B shows the heat input calculated based on the welding conditions of FIG. 5A (heat input = [(arc current × arc voltage + laser output) / welding speed). Arc heat input: ○ mark Laser heat input: ◇ mark, overall heat input: Δ mark). FIG. 6 shows a bead appearance and a bead cross section when welding is performed under the welding conditions shown in FIG. In this experiment, the overall heat input is made substantially constant. However, in the condition 1, the laser heat input Q _laser is large, and in the condition 2, the arc heat input Q _arc is large. As a result, as shown in FIG. 6, under the condition 2 where the _arc heat input Q _arc is large, the back wave welding can be obtained similarly to the condition 1, but either the bead width or the penetration width is wider than the condition 1. It was. In other words, even if the overall heat input is substantially constant, by making the laser heat input Q _laser larger than the arc heat input Q _arc , welding with a bead or a narrow penetration width can be performed. Further, the same effect can be obtained even if the laser heat input Q _laser is substantially equal to the arc heat input Q _arc .

以上のように本発明の実施の形態によれば、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置に第１ワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行うと共に、前記レーザビームと前記アーク溶接で形成した溶融池に第２ワイヤを供給する複合溶接方法と複合溶接装置であって、前記数１で算出したレーザ入熱Q_laserと数２で算出したアーク入熱Q_arcが数３を満足した場合のみ溶接許可信号を出力する演算手段を使用することによって良好な溶接を行うと共に、溶接パラメータの設定を容易にすることができる。言うまでもよく、前記レーザ入熱Q_laserが前記アーク入熱Q_arc以上になった場合のみ溶接許可信号を出力する演算手段を使用してもよい。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the first wire is fed to the welding position while irradiating the welding position of the workpiece with the laser beam, and arc welding is performed with the workpiece. A composite welding method and a composite welding apparatus for simultaneously performing the laser beam and supplying the second wire to the molten pool formed by the arc welding, wherein the laser heat input Q _laser calculated by the equation 1 and the equation 2 are used. By using the calculation means for outputting the welding permission signal only when the arc heat input Q _arc satisfies the expression (3), it is possible to perform good welding and to easily set the welding parameters. May be to say, it may be used a calculation means for the laser heat input Q _laser outputs a welding permission signal only when it becomes more than the arc heat input Q _arc.

また、以上の説明では、前記レーザ入熱Q_laserと前記アーク入熱Q_arcが数３を満足しない場合には、前記レーザ入熱Q_laserが前記アーク入熱Q_arcと等しくなるよう前記レーザ発生手段９が出力すべくレーザ出力P₁を自動的に算出する演算手段を使用してもよい。その内容について、図４を参照しつつ説明する。図４では、前記演算手段２４は、前述した機能以外に、前記レーザ発生手段９のレーザ出力P₁を自動的に算出して前記制御手段２５に出力する機能を有する。その機能の原理は、以下の通りである。前記演算手段２４は、前記レーザ発生手段９からレーザ出力設定値P₀を、前記アーク発生手段１３からアーク電流I_Aとアーク電圧V_Aとを、前記溶接速度設定手段２１から溶接速度v₀を入力し、数１から算出したレーザ入熱Q_laserと数２から算出したアーク入熱Q_arcが数３を満足せず、なおかつ、前記レーザ入熱Q_laserが前記アーク入熱Q_arcより小さい場合のみ、前記レーザ入熱Q_laserが前記アーク入熱Q_arcと等しくなるよう、数７より前記レーザ発生手段９が出力すべくレーザ出力P₁を自動的に算出して前記制御手段２５に出力する。この際、前記レーザ発生手段９からは、前記制御手段２５から入力された前記レーザ出力P₁が出力されるのは言うまでもない。 Further, in the above description, when the laser heat input Q _laser and the arc heat input Q _arc do not satisfy _Equation 3, the laser generation is performed so that the laser heat input Q _laser becomes equal to the arc heat input Q _arc. An arithmetic means for automatically calculating the laser output P ₁ to be output by the means 9 may be used. The contents will be described with reference to FIG. In FIG. 4, in addition to the functions described above, the calculation means 24 has a function of automatically calculating the laser output P ₁ of the laser generation means 9 and outputting it to the control means 25. The principle of the function is as follows. The calculation means 24 calculates the laser output set value P ₀ from the laser generation means 9, the arc current I _A and the arc voltage V _A from the arc generation means 13, and the welding speed v ₀ from the welding speed setting means 21. When the laser heat input Q _laser calculated from Equation 1 and the arc heat input Q _arc calculated from _Equation 2 do not satisfy _Equation 3, and the laser heat input Q _laser is smaller than the arc heat input Q _arc Only, the laser generating means 9 automatically calculates the laser output P ₁ to be output from the equation 7 so that the laser heat input Q _laser becomes equal to the arc heat input Q _arc and outputs it to the control means 25. . At this time, it goes without saying that the laser output P ₁ inputted from the control means 25 is outputted from the laser generating means 9.

但し、P₁はレーザ出力、I_Aはアーク電流、V_Aはアーク電圧である。 Where P ₁ is the laser output, I _A is the arc current, and V _A is the arc voltage.

以上のように本発明の実施の形態によれば、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置に第１ワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行うと共に、前記レーザビームと前記アーク溶接で形成した溶融池に第２ワイヤを供給する複合溶接方法と複合溶接装置であって、前記数１で算出したレーザ入熱Q_laserと前記数２で算出したアーク入熱Q_arcが前記数３を満足せず、なおかつ、前記レーザ入熱Q_laserが前記アーク入熱Q_arcより小さい場合のみ、前記レーザ入熱Q_laserが前記アーク入熱Q_arcと等しくなるよう前記レーザ発生手段のレーザ出力を自動的に算出することによって同様の効果を得ることが可能である。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the first wire is fed to the welding position while irradiating the welding position of the workpiece with the laser beam, and arc welding is performed with the workpiece. A composite welding method and a composite welding apparatus for simultaneously supplying the second wire to the weld pool formed by the laser beam and the arc welding, wherein the laser heat input Q _laser calculated by Equation 1 and the Equation 2 are used. calculated arc heat input Q _arc does not satisfy the number 3, and yet, the laser heat input Q _laser is the arc heat input Q when _arc smaller than only the laser heat input Q _laser and the said arc heat input Q _arc A similar effect can be obtained by automatically calculating the laser output of the laser generating means so as to be equal.

以上のように本発明によれば、被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置に第１ワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行うと共に、前記レーザビームと前記アーク溶接で形成した溶融池に第２ワイヤを供給する複合溶接方法であって、前記レーザビームの出力と前記第１ワイヤの送給速度と前記第２ワイヤの送給速度との何れも溶接速度に比例して調整することによって良好な溶接を行うと共に、溶接パラメータの設定を容易にすることのできる複合溶接方法と複合溶接装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, the first wire is fed to the welding position while irradiating the welding position of the workpiece with the laser beam, and arc welding is performed simultaneously with the workpiece, A composite welding method for supplying a second wire to a molten pool formed by the laser beam and the arc welding, wherein an output of the laser beam, a feeding speed of the first wire, and a feeding speed of the second wire, In any case, it is possible to provide a composite welding method and a composite welding apparatus capable of performing good welding by adjusting in proportion to the welding speed and facilitating setting of welding parameters.

本発明の実施の形態１における複合溶接方法と複合溶接装置の構成を示す模式図The schematic diagram which shows the structure of the composite welding method and composite welding apparatus in Embodiment 1 of this invention ビード形状と溶接パラメータの関係を調べるために使用した溶接条件および入熱の説明図Explanatory drawing of welding conditions and heat input used to investigate the relationship between bead shape and welding parameters 図２の溶接条件で得られたビード外観およびビード断面図Bead appearance and bead cross-sectional view obtained under the welding conditions of FIG. 本発明の実施の形態２における複合溶接方法と複合溶接装置の構成を示す模式図The schematic diagram which shows the structure of the composite welding method and composite welding apparatus in Embodiment 2 of this invention ビード形状と溶接パラメータの関係を調べるために使用した溶接条件および入熱の説明図Explanatory drawing of welding conditions and heat input used to investigate the relationship between bead shape and welding parameters 図５の溶接条件で得られたビード外観およびビード断面図Bead appearance and bead cross-sectional view obtained under the welding conditions of FIG. 本発明の発明者が提案した複合溶接方法の構成を示す模式図The schematic diagram which shows the structure of the composite welding method which the inventor of this invention proposed 本発明の発明者が提案した複合溶接方法の原理を示す模式図Schematic diagram showing the principle of the composite welding method proposed by the inventors of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

１被溶接物
２レーザビーム
３第１ワイヤ
４アーク
５溶滴
６溶融池
７第２ワイヤ
８ビード
９レーザ発生手段
１０レーザ発信器
１１レーザ伝送手段
１２集光光学系
１３アーク発生手段
１４第１ワイヤ送給手段
１５ケーブル
１６ケーブル
１７第１トーチ
１８第２ワイヤ送給手段
１９第２トーチ
２０演算手段
２１溶接速度設定手段
２２比例定数設定手段
２３制御手段
２４演算手段
２５制御手段
２６表示手段
ＤＶ_ＦＦ１送給速度
ＤＶ_ＷＦ１送給速度
Ｉ_０アーク電流
Ｉ_１アーク電流
Ｉ_Ａアーク電流
Ｉ_Ｈアーク電流
ＭＲ_Ａ溶融曲線
ＭＲ_Ｆ溶融曲線
ＭＲ_Ｈ溶融曲線
Ｐ_０レーザ出力設定値
Ｐ_１レーザ出力
Ｖ_０溶接速度
Ｖ_Ａアーク電圧
Ｖ_ＷＦ溶着速度
Ｖ_Ｗ０溶着速度
α_{ｉ（ｉ＝１,２,３,４,５）}比例定数 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 To-be-welded object 2 Laser beam 3 1st wire 4 Arc 5 Droplet 6 Molten pool 7 2nd wire 8 Bead 9 Laser generating means 10 Laser transmitter 11 Laser transmission means 12 Condensing optical system 13 Arc generating means 14 1st wire Feeding means 15 Cable 16 Cable 17 First torch 18 Second wire feeding means 19 Second torch 20 Calculation means 21 Welding speed setting means 22 Proportional constant setting means 23 Control means 24 Calculation means 25 Control means 26 Display means DV _FF1 feed Feeding speed DV _WF1 feeding speed I ₀ arc current I ₁ arc current I _A arc current I _H arc current MR _A melting curve MR _F melting curve MR _H melting curve P ₀ laser output set value P ₁ laser output V ₀ welding speed V _A arc voltage V _WF welding speed V _W0 welding speed α _{i (i = 1, 2, 3, 4, 5)} proportional constant

Claims

被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置に第１ワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行うと共に、前記レーザビームと前記アーク溶接で形成した溶融池に第２ワイヤを供給する複合溶接方法であって、前記レーザビームの出力と前記第１ワイヤの送給速度と前記第２ワイヤの送給速度との何れも溶接速度に比例して調整する複合溶接方法。 While irradiating the welding position of the work piece with the laser beam, the first wire is fed to the welding position and arc welding is performed simultaneously with the work piece, and the laser beam and the arc welding are used. A composite welding method for supplying a second wire to a molten pool, wherein the output of the laser beam, the feeding speed of the first wire, and the feeding speed of the second wire are adjusted in proportion to the welding speed. Combined welding method.

被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置に第１ワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行うと共に、前記レーザビームと前記アーク溶接で形成した溶融池に第２ワイヤを供給する複合溶接方法であって、前記第１ワイヤと前記第２ワイヤとの換算送給速度の和を溶接速度に比例して調整する複合溶接方法。 While irradiating the welding position of the work piece with the laser beam, the first wire is fed to the welding position and arc welding is performed simultaneously with the work piece, and the laser beam and the arc welding are used. A composite welding method for supplying a second wire to a molten pool, wherein the sum of converted feeding speeds of the first wire and the second wire is adjusted in proportion to the welding speed.

被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射しながら前記溶接位置に第１ワイヤを送給して前記被溶接物との間でアーク溶接を同時に行うと共に、前記レーザビームと前記アーク溶接で形成した溶融池に第２ワイヤを供給する複合溶接方法であって、前記レーザビームの出力と前記アーク溶接のアーク電流と前記第２ワイヤの送給速度との何れも溶接速度に比例して調整する複合溶接方法。 While irradiating the welding position of the work piece with the laser beam, the first wire is fed to the welding position and arc welding is performed simultaneously with the work piece, and the laser beam and the arc welding are used. A composite welding method for supplying a second wire to a molten pool, wherein the output of the laser beam, the arc current of the arc welding, and the feeding speed of the second wire are all adjusted in proportion to the welding speed. Welding method.

数１で算出したレーザ入熱Q_laserと数２で算出したアーク入熱Q_arcをほぼ等しくする請求項１から請求項３の何れかに記載の複合溶接方法。
但し、P₀はレーザ出力、I_Aはアーク電流、V_Aはアーク電圧、v₀は溶接速度である。 4. The composite welding method according to claim 1, wherein the laser heat input Q _laser calculated by the equation 1 and the arc heat input Q _arc calculated by the equation 2 are substantially equal. 5.
Where P ₀ is the laser output, I _A is the arc current, V _A is the arc voltage, and v ₀ is the welding speed.

数１で算出したレーザ入熱Q_laserと数２で算出したアーク入熱Q_arcが数３を満足する請求項１から請求項３の何れかに記載の複合溶接方法。
4. The composite welding method according to claim 1, wherein the laser heat input Q _laser calculated by Equation 1 and the arc heat input Q _arc calculated by Equation 2 satisfy _Equation 3. 5.

数１で算出したレーザ入熱Q_laserを数２で算出したアーク入熱Q_arc以上にする請求項１から請求項３の何れかに記載の複合溶接方法。 4. The composite welding method according to claim 1, wherein the laser heat input Q _laser calculated by the equation 1 is set to be equal to or higher than the arc heat input Q _arc calculated by the equation 2. 5.

前記レーザビームとしてＹＡＧレーザ、半導体レーザ、またはファイバレーザの何れかを用いる請求項１から請求項６の何れかに記載の複合溶接方法。 The composite welding method according to claim 1, wherein any one of a YAG laser, a semiconductor laser, and a fiber laser is used as the laser beam.

前記被溶接物と前記第１ワイヤと前記第２ワイヤとして材質がアルミニウム合金のものを用いる請求項１から請求項７の何れかに記載の複合溶接方法。 The composite welding method according to any one of claims 1 to 7, wherein a material made of an aluminum alloy is used as the workpiece, the first wire, and the second wire.

被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射するレーザ発生手段と、第１トーチを介して前記溶接位置に第１ワイヤを送給する第１ワイヤ送給手段と、第２トーチを介して前記溶接位置に第２ワイヤを送給する第２ワイヤ送給手段と、前記第１ワイヤ送給手段を制御しながら前記第１ワイヤと前記被溶接物にアーク溶接のための電力を供給するアーク発生手段と、溶接速度設定手段から溶接速度を、比例定数設定手段から比例定数を入力して演算処理を行う演算手段と、前記演算手段の演算結果を入力し前記レーザ発生手段と前記アーク発生手段と前記第２ワイヤ送給手段とを制御する制御手段とを備え、前記演算手段は、前記レーザ発生手段のレーザ出力と前記アーク発生手段から制御される第１ワイヤの送給速度と前記第２ワイヤの送給速度との何れも前記溶接速度に比例するよう演算処理を行う複合溶接装置。 Laser generating means for irradiating a welding position of an object to be welded with laser beam, first wire feeding means for feeding a first wire to the welding position via a first torch, and the welding via a second torch Second wire feeding means for feeding the second wire to a position, and arc generating means for supplying electric power for arc welding to the first wire and the work piece while controlling the first wire feeding means Calculating means for inputting the welding speed from the welding speed setting means and the proportional constant from the proportional constant setting means to perform calculation processing, and inputting the calculation result of the calculating means to input the laser generating means, the arc generating means, and the Control means for controlling the second wire feeding means, and the computing means comprises: a laser output of the laser generating means; a feeding speed of the first wire controlled by the arc generating means; and a second wire feeding speed. Feeding speed Hybrid welding apparatus both performing arithmetic processing to be proportional to the welding speed with.

前記演算手段の代わりに、前記第１ワイヤの送給速度と前記第２ワイヤの送給速度との和を前記溶接速度に比例するよう演算処理を行う演算手段を使用する請求項９記載の複合溶接装置。 10. The composite according to claim 9, wherein instead of the calculation means, calculation means is used which performs calculation processing so that the sum of the feeding speed of the first wire and the feeding speed of the second wire is proportional to the welding speed. Welding equipment.

前記演算手段の代わりに、前記レーザ発生手段のレーザ出力と前記アーク発生手段のアーク電流と前記第１ワイヤの送給速度との何れも前記溶接速度に比例するよう演算処理を行う演算処理手段を使用する請求項９記載の複合溶接装置。 Instead of the calculation means, calculation processing means for performing calculation processing so that all of the laser output of the laser generation means, the arc current of the arc generation means, and the feeding speed of the first wire are proportional to the welding speed. The composite welding apparatus according to claim 9, which is used.

被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射するレーザ発生手段と、第１トーチを介して前記溶接位置に第１ワイヤを送給する第１ワイヤ送給手段と、第２トーチを介して前記溶接位置に第２ワイヤを送給する第２ワイヤ送給手段と、前記第１ワイヤ送給手段を制御しながら前記第１ワイヤと前記被溶接物にアーク溶接のための電力を供給するアーク発生手段と、前記レーザ発生手段からレーザ出力を、前記アーク発生手段からアーク電流とアーク電圧とを、溶接速度設定手段から溶接速度を入力して演算処理を行う演算手段と、前記演算手段からの演算結果を入力し、前記演算手段から溶接許可信号を受けた場合は前記レーザ発生手段と前記アーク発生手段と前記第２ワイヤ送給手段を制御して溶接を行うが、前記演算手段から溶接不可信号を受けた場合は溶接を行わずに表示手段に表示信号のみを出力する制御手段とを備え、前記演算手段は、前記演算手段は数１で算出したレーザ入熱Q_laserと数２で算出したアーク入熱Q_arcが数３を満足した場合のみ前記溶接許可信号を出力する複合溶接装置。 Laser generating means for irradiating a welding position of an object to be welded with laser beam, first wire feeding means for feeding a first wire to the welding position via a first torch, and the welding via a second torch Second wire feeding means for feeding the second wire to a position, and arc generating means for supplying electric power for arc welding to the first wire and the work piece while controlling the first wire feeding means A calculation means for performing a calculation process by inputting a laser output from the laser generation means, an arc current and an arc voltage from the arc generation means, and a welding speed from a welding speed setting means, and a calculation result from the calculation means When the welding permission signal is received from the computing means, welding is performed by controlling the laser generating means, the arc generating means, and the second wire feeding means. If received and a control means for outputting only the display signal to the display unit without welding, said computing means, said computing means arc calculated by the laser heat input Q _laser and the number 2 calculated by the number 1 A composite welding apparatus that outputs the welding permission signal only when the heat input Q _arc satisfies _{Equation (} 3).

前記演算手段の代わりに、前記レーザ入熱Q_laserが前記アーク入熱Q_arc以上になった場合のみ前記溶接許可信号を出力する演算手段を使用する請求項１２記載の複合溶接装置。 Hybrid welding apparatus Instead, according to claim 12, wherein the use of calculation means for the laser heat input Q _laser outputs said welding enabling signal only when it becomes more than the arc heat input Q _arc of said arithmetic means.

被溶接物の溶接位置にレーザビームを照射するレーザ発生手段と、第１トーチを介して前記溶接位置に第１ワイヤを送給する第１ワイヤ送給手段と、第２トーチを介して前記溶接位置に第２ワイヤを送給する第２ワイヤ送給手段と、前記第１ワイヤ送給手段を制御しながら前記第１ワイヤと前記被溶接物にアーク溶接のための電力を供給するアーク発生手段と、前記レーザ発生手段からレーザ出力を、前記アーク発生手段からとアーク電流とアーク電圧とを、溶接速度設定手段から溶接速度を入力して演算処理を行う演算手段と、前記演算手段からの演算結果を入力し前記レーザ発生手段と前記アーク発生手段と前記第２ワイヤ送給手段とを制御して溶接を行う制御手段とを備え、前記演算手段は、前記演算手段は数１で算出したレーザ入熱Q_laserと数２で算出したアーク入熱Q_arcが数３を満足せず、なおかつ、前記レーザ入熱Q_laserが前記アーク入熱Q_arcより小さい場合のみ、前記レーザ入熱Q_laserが前記アーク入熱Q_arcと等しくなるよう前記レーザ発生手段のレーザ出力を自動的に算出する複合溶接装置。 Laser generating means for irradiating a welding position of an object to be welded with laser beam, first wire feeding means for feeding a first wire to the welding position via a first torch, and the welding via a second torch Second wire feeding means for feeding the second wire to a position, and arc generating means for supplying electric power for arc welding to the first wire and the work piece while controlling the first wire feeding means A calculation means for performing a calculation process by inputting a laser output from the laser generation means, an arc current and an arc voltage from the arc generation means, a welding speed from a welding speed setting means, and a calculation from the calculation means A control means for performing welding by inputting the result and controlling the laser generating means, the arc generating means, and the second wire feeding means, and the calculating means is a laser calculated by the equation (1). Heat input Q arc heat input Q _arc calculated by _laser and the number 2 without satisfactory number 3, yet, the laser heat input Q _laser is the arc heat input Q when _arc smaller than only the laser heat input Q _laser is the arc entrance A composite welding apparatus that automatically calculates the laser output of the laser generating means so as to be equal to the thermal Q _arc .

前記アーク溶接としてパルスＭＩＧアーク溶接を用いる請求項１から請求項１２の何れかに記載の複合溶接方法と複合溶接装置。 The composite welding method and composite welding apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein pulse MIG arc welding is used as the arc welding.

前記レーザビームとしてＹＡＧレーザ、半導体レーザ、またはファイバレーザの何れかを用いる請求項９から請求項１５の何れかに記載の複合溶接装置。 The composite welding apparatus according to any one of claims 9 to 15, wherein any one of a YAG laser, a semiconductor laser, and a fiber laser is used as the laser beam.

前記被溶接物と前記第１ワイヤと前記第２ワイヤとして材質がアルミニウム合金のものを用いる請求項９から請求項１６の何れかに記載の複合溶接装置。 The composite welding apparatus according to any one of claims 9 to 16, wherein the workpiece, the first wire, and the second wire are made of an aluminum alloy.