JP2012024777A - レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ワークの加工部位に対し、フィラーを安定して供給する。
【解決手段】ワークの加工部位にフィラーを供給してレーザ溶接を行うレーザ溶接方法であって、レーザ加工ヘッド5を備えるロボット1の基端部にフィラーワイヤ11を巻き付けたリール17を設け、このリール17からフィラーワイヤ11を引き出して送り出すフィラー送り機構19と、このフィラー送り機構19から送り出されたフィラーワイヤ11を引っ張ってワークWの加工部位に供給するフィラー供給機構21とを、互いに同期させて作動させる。
【選択図】図1
【解決手段】ワークの加工部位にフィラーを供給してレーザ溶接を行うレーザ溶接方法であって、レーザ加工ヘッド5を備えるロボット1の基端部にフィラーワイヤ11を巻き付けたリール17を設け、このリール17からフィラーワイヤ11を引き出して送り出すフィラー送り機構19と、このフィラー送り機構19から送り出されたフィラーワイヤ11を引っ張ってワークWの加工部位に供給するフィラー供給機構21とを、互いに同期させて作動させる。
【選択図】図1
Description
本発明は、ワークの加工部位にフィラーを供給しつつレーザ溶接を行うレーザ溶接方法及びレーザ溶接装置に関する。
レーザ溶接加工において、フィラーを供給しつつ溶接作業を行う場合があり(下記特許文献1参照)、その際、ワークの加工部位に対して安定してフィラーを供給することが必要とされる。
レーザ溶接加工において、フィラーを供給しつつ溶接作業を行う際には、ワークの加工部位に対して安定してフィラーを供給することが、溶接品質を高める上で必要とされている。
そこで、本発明は、ワークの加工部位に対し、フィラーを安定して供給することを目的としている。
本発明は、ワークの加工部位にフィラーを供給してレーザ溶接を行うレーザ溶接方法であって、前記フィラーを収容するフィラー収容部を設け、このフィラー収容部からフィラーを引き出しつつ送り出すフィラー送り機構と、このフィラー送り機構から送り出されたフィラーを引っ張りつつ前記ワークの加工部位に供給するフィラー供給機構とを、互いに同期させて作動させることを特徴とする。
本発明によれば、フィラー送り機構とフィラー供給機構とを、互いに同期させて作動させることで、ワークの加工部位に対し、フィラーを安定して供給することができ、溶接品質を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1に示すように、ロボット1のアーム3の先端には、レーザ加工ヘッド5を取り付けてある。レーザ加工ヘッド5には、図示しないレーザ発振器から発振されて伝送用光ファイバ7内に入光したレーザ光9が供給され、その後ワークWに向けて照射される。なお、レーザ加工ヘッド5内には、伝送用光ファイバ7の出射端から出射したレーザ光を平行光にコリメートするコリメートレンズや、コリメートされたレーザ光をワークWの加工部位に集光させる集光レンズや、レーザ光を適宜方向に変換すべく反射させるミラーなどの光学系部品を設けている。
また、レーザ加工ヘッド5の先端付近には、フィラーワイヤ11をワークWの加工部位に向けて送り出すノズル13を取り付け、ノズル13の後端に接続したチューブ15内にフィラーワイヤ11を移動可能に挿入している。なお、チューブ15の内面は、フィラーワイヤ11に対して滑りやすい材質としているが、チューブ15の内径を、フィラーワイヤ11の外径より大きくすることで、フィラーワイヤ11の移動をよりスムーズなものとしている。
上記したフィラーワイヤ11は、ロボット1の基端部付近に設置してあるフィラー収容部としてのリール17に巻き付けることで収容してあり、リール17の近傍には、フィラーワイヤ11を送り出すフィラー送り機構19を設置している。フィラー送り機構19は、一対のローラ20を図示しないサーボモータで回転駆動することで、フィラーワイヤ11をリール17から引き出して前方に送り出す。
また、アーム3の先端部近傍には、上記フィラー送り機構19から送り出されたフィラーワイヤ11を引っ張ってワークWの加工部位に供給するフィラー供給機構21を設置している。フィラー供給機構21は、一対のローラ22を図示しないサーボモータで回転駆動し、フィラー供給機構21から供給されるフィラーワイヤ11は前記したチューブ15内に入り込んでノズル13に達する。
なお、フィラー供給機構21は、アーム3の先端に回動可能に連結されているヘッド支持アームの基端部など、レーザ加工ヘッド5により近い位置に取り付けてもよい。
ここで、本実施形態では、フィラー送り機構19とフィラー供給機構21の前記図示しない各サーボモータを互いに同期させて作動させる同期手段としてのコントローラ23を設けている。フィラー送り機構19とフィラー供給機構21とを同期させて作動させることで、フィラー供給機構21がフィラーワイヤ11を引っ張る際の抵抗が軽減し、フィラーワイヤ11のノズル13への送り出しがスムーズになる。その結果、フィラーワイヤ11は、チューブ15内での撓み(弛み)が抑制されて安定してワークWの加工部位へ供給されることになり、溶接品質が向上する。
例えば、図2に示すような2枚の板状のワークW1,W2の端部同士を突き合わせて矢印A方向に沿って溶接を行う場合には、始端部Bにおいてロボット1(レーザ加工ヘッド5)を停止させた状態でパルス溶接を行って始端部Bを仮止めし、その後レーザ光の照射を停止して冷却期間を設ける。冷却期間の後は、矢印Aに沿ってレーザ光を連続照射してレーザ溶接を実施する。なお、矢印Aに沿った連続溶接時にはレーザ光をパルス光としてもよい。また、終端部Cでも始端部Bと同様にロボット1(レーザ加工ヘッド5)を停止させた状態でパルス溶接を行う。
このような始端部Bから始まる直線状の連続溶接作業は、前記したようにフィラー送り機構19とフィラー供給機構21とを同期作動させてフィラーワイヤ11を安定して供給することで可能となり、その際の溶接品質をより向上させることが可能となる。
図3は、上記図2における溶接作業でのレーザ光9のON、OFF状態と、フィラーワイヤ11の供給速度と、ロボット1(レーザ加工ヘッド5)の作動状態との関係を示している。これによれば、時間t1でレーザ光を出射(ON)すると同時にフィラーワイヤ11を供給し、その後時間t4までは、フィラーワイヤ11の供給速度を段階的に上昇させる。
フィラーワイヤ11の供給速度が定常速度よりも低い時間t3でロボット1(レーザ加工ヘッド5)の移動を開始し、時間t4以降は、フィラーワイヤ11の供給速度を定常速度にすると同時に、ロボット1(レーザ加工ヘッド5)の移動も定常速度とする。
上記時間t1からt4までが図2における始端部Bの加工に対応しており、その後時間t5までが矢印Aに沿った連続溶接に相当する。なお、図3では冷却期間を省略している。
終端部Cでは、フィラーワイヤ11の供給速度を、時間t5から段階的に低下させて、時間t8でフィラーワイヤ11の供給を停止するとともに、レーザ光9の出射も停止する。ロボット1(レーザ加工ヘッド5)は、時間t5で移動速度を低下させ、フィラーワイヤ11の供給速度が定常速度よりも低い時間t6で移動を停止させる。
上記時間t5からt8までが図2における終端部Cの加工に対応しており、その後時間t9まではフィラー送り機構19とフィラー供給機構21とを逆方向に作動させて、フィラーワイヤ11を一定量引き込んで切断する。
このように、始端部B及び終端部Cをパルス溶接することで、入熱量を抑えることができ、母材の溶け落ちを抑制することができる。また、矢印Aに沿った連続溶接を行うことで、母材を効率よく溶融させることができる。
図4に示す溶接作業例では、90度屈曲する部位Dを含むワークWに対してレーザ溶接を行っている。この場合には、図5に示すように、図2の溶接作業例と同様に、溶接作業を開始するワークWの始端部では、レーザ光9をパルス光として出射し、その時間T1の間にフィラーワイヤ11の送り速度を徐々に上昇させた後、一定時間定速状態としてから徐々に低下させる。その後、時間T2の間はレーザ光9の出射を停止して冷却期間を設ける。
溶接作業開始のワークWの端部では、熱が逃げにくく母材の溶け落ちが発生する恐れがあるので、上記したT1秒間にて溶け落ちしない条件で肉盛りを行う。
時間T2経過後は、ロボット1(レーザ加工ヘッド5)の移動と、レーザ光9の出射と、フィラーワイヤ11の供給とを、同期させて開始する。ただし、ロボット1(レーザ加工ヘッド5)の移動開始に対して、レーザ光9の出射及びフィラーワイヤ11の供給開始は、適宜前後できるようにする。
ロボット1(レーザ加工ヘッド5)の移動と、レーザ光9の出射と、フィラーワイヤ11の供給とが、それぞれ定常状態となって本溶接が開始され、その途中で図4に示す90度屈曲する部位Dに達すると、これらの速度や出力を同期により一旦低下させる。つまり、屈曲する部位Dでは、レーザ加工ヘッド5の先端の移動速度が低下するが、それに合わせてレーザ光9の出力を低下させるとともに、フィラーワイヤ11の供給速度も低下させる。
これにより、屈曲する部位Dでのフィラーワイヤ11の供給量過多を抑制して、レーザ加工ヘッド5の先端の移動速度に対応した適正な供給量とする。また、レーザ光9については、フィラーワイヤ11の適正供給量に対応した出力となる。以上によって、屈曲する部位Dを備えるワークWに対する溶接品質を高めることができる。
溶接作業終了時には、ロボット1(レーザ加工ヘッド5)の移動とフィラーワイヤ11の供給とを停止させ、その際フィラーワイヤ11については、ロボット1(レーザ加工ヘッド5)が停止する直前に、図3の例と同様に、フィラー送り機構19とフィラー供給機構21とを逆方向に作動させて、フィラーワイヤ11を一定量引き込んで切断する。レーザ光9は、フィラー送り機構19及びフィラー供給機構21の逆回転作動の停止に合わせて出射を停止する。
上記図4、図5に示したような溶接作業についても、前記したようにフィラー送り機構19とフィラー供給機構21とを同期作動させてフィラーワイヤ11を安定して供給することで可能となり、その際の溶接品質をより向上させることが可能となる。
1 ロボット
5 レーザ加工ヘッド
11 フィラーワイヤ
17 リール(フィラー収容部)
19 フィラー送り機構
21 フィラー供給機構
23 コントローラ(同期手段)
W ワーク
5 レーザ加工ヘッド
11 フィラーワイヤ
17 リール(フィラー収容部)
19 フィラー送り機構
21 フィラー供給機構
23 コントローラ(同期手段)
W ワーク
Claims (2)
- ワークの加工部位にフィラーを供給してレーザ溶接を行うレーザ溶接方法であって、前記フィラーを収容するフィラー収容部を設け、このフィラー収容部からフィラーを引き出しつつ送り出すフィラー送り機構と、このフィラー送り機構から送り出されたフィラーを引っ張りつつ前記ワークの加工部位に供給するフィラー供給機構とを、互いに同期させて作動させることを特徴とするレーザ溶接方法。
- ワークの加工部位にフィラーを供給してレーザ溶接を行うレーザ溶接装置であって、前記フィラーを収容するフィラー収容部を設け、このフィラー収容部からフィラーを引き出しつつ送り出すフィラー送り機構と、このフィラー送り機構から送り出されたフィラーを引っ張りつつ前記ワークの加工部位に供給するフィラー供給機構と、前記フィラー送り機構と前記フィラー供給機構とを、互いに同期させて作動させる同期手段と、を有することを特徴とするレーザ溶接装置。
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JP2010162664A JP2012024777A (ja) | 2010-07-20 | 2010-07-20 | レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 |
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-
2010
- 2010-07-20 JP JP2010162664A patent/JP2012024777A/ja active Pending
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