JP2894502B2 - レーザ溶接方法およびその装置 - Google Patents
レーザ溶接方法およびその装置Info
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- JP2894502B2 JP2894502B2 JP2044546A JP4454690A JP2894502B2 JP 2894502 B2 JP2894502 B2 JP 2894502B2 JP 2044546 A JP2044546 A JP 2044546A JP 4454690 A JP4454690 A JP 4454690A JP 2894502 B2 JP2894502 B2 JP 2894502B2
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- work
- laser
- laser beam
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、レーザ溶接方法およびその装置に関す
る。
る。
（従来の技術） 従来、例えば第15図に示したごとく板厚の異なるワー
クWAとWBとの突合せ部に集光レンズＬで集光されたレー
ザビームLBを使ってレーザ溶接を行なう場合には、前記
突合せ部における上方の垂直方向からレーザビームLBを
照射してレーザ溶接を行なっている。
クWAとWBとの突合せ部に集光レンズＬで集光されたレー
ザビームLBを使ってレーザ溶接を行なう場合には、前記
突合せ部における上方の垂直方向からレーザビームLBを
照射してレーザ溶接を行なっている。
（発明が解決しようとする課題） ところで、上述した従来のレーザ溶接方法でワークWA
とWBとの突合せ部にレーザ溶接を行なうと、第16図に示
したような溶け込み状態となり、突き合せ面にくぼみＣ
が生じてしまう。このくぼみＣが生じる原因を追求して
みると、ワークWAとWBのそれぞれに照射されるレーザビ
ームLBの照射エネルギーが等しいため、板厚の薄いワー
クWBがワークWAに比べてエネルギー過多状態になるため
であることが判った。
とWBとの突合せ部にレーザ溶接を行なうと、第16図に示
したような溶け込み状態となり、突き合せ面にくぼみＣ
が生じてしまう。このくぼみＣが生じる原因を追求して
みると、ワークWAとWBのそれぞれに照射されるレーザビ
ームLBの照射エネルギーが等しいため、板厚の薄いワー
クWBがワークWAに比べてエネルギー過多状態になるため
であることが判った。
このエネルギー過多状態とならないように、現状では
作業者が経験に基づき試行錯誤でレーザビームLBの照射
エネルギーの比率を決め、かつレーザビームLBの照射方
向などを決めていた。そのため、レーザ溶接を行なうの
に大変面倒であると共に手間がかかるという問題があっ
た。
作業者が経験に基づき試行錯誤でレーザビームLBの照射
エネルギーの比率を決め、かつレーザビームLBの照射方
向などを決めていた。そのため、レーザ溶接を行なうの
に大変面倒であると共に手間がかかるという問題があっ
た。
この発明の目的は、上記問題点を改善するため、レー
ザ溶接を行なう際、手間がかからずかつ容易にくぼみが
生じないようにしたレーザ溶接方法およびその装置を提
供することにある。
ザ溶接を行なう際、手間がかからずかつ容易にくぼみが
生じないようにしたレーザ溶接方法およびその装置を提
供することにある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたも
ので、請求項１に係る発明は、第１のワークの当接面に
板厚の薄い第２のワークの端面を突合せることによって
上記当接面と第２のワークの溶接側面との交線のなす溶
接線に沿って突合せ部のレーザ溶接を行う際、上記第1,
第２のワークの板厚の相違により各板厚に対するレーザ
ビームのエネルギー比率を決め、このエネルギー比率を
基にして、レーザビームの前記第１のワークの当接面に
対する傾き角を演算すると共に第１のワークの当接面に
対するレーザビームの照射面積が第２のワークの溶接側
面に対するレーザビームの照射面積よりも大きくなるよ
うにレーザビームの光軸を第１のワークの当接面に沿っ
てシフトするシフト量及びレーザビームを集光する集光
レンズの焦点位置を前記第１ワークの前記当接面に対し
てデフォーカスするデフォーカス量を演算し、この演算
結果に基いて前記溶接線に沿って前記突合せ部の溶接を
行うことを特徴とするレーザ溶接方法である。
ので、請求項１に係る発明は、第１のワークの当接面に
板厚の薄い第２のワークの端面を突合せることによって
上記当接面と第２のワークの溶接側面との交線のなす溶
接線に沿って突合せ部のレーザ溶接を行う際、上記第1,
第２のワークの板厚の相違により各板厚に対するレーザ
ビームのエネルギー比率を決め、このエネルギー比率を
基にして、レーザビームの前記第１のワークの当接面に
対する傾き角を演算すると共に第１のワークの当接面に
対するレーザビームの照射面積が第２のワークの溶接側
面に対するレーザビームの照射面積よりも大きくなるよ
うにレーザビームの光軸を第１のワークの当接面に沿っ
てシフトするシフト量及びレーザビームを集光する集光
レンズの焦点位置を前記第１ワークの前記当接面に対し
てデフォーカスするデフォーカス量を演算し、この演算
結果に基いて前記溶接線に沿って前記突合せ部の溶接を
行うことを特徴とするレーザ溶接方法である。
請求項２に係る発明は、第１のワークの当接面に第２
のワークの端面を突合せることによって上記当接面と第
２のワークの溶接側面との交線のなす溶接線に沿って突
合せ部のレーザ溶接を行うレーザ溶接装置であって、レ
ーザ溶接を行うためのレーザ加工ヘッドと、それぞれの
ワークの異なる板厚を入力する入力装置と、この入力装
置により入力されたワークの異なる板厚を基にして各板
厚に対するレーザビームの適正なエネルギー比率がファ
イルされているデータベースと、このデータベースにフ
ァイルされているレーザビームの適正な比率を基にして
レーザビームのデフォーカス量、傾き角および一方のワ
ーク面に沿ったシフト量を演算処理する演算処理装置
と、この演算処理装置によって演算処理されたデフォー
カス量、傾き角および一方のワーク面に沿ったシフト量
を基にして前記レーザ加工ヘッドを移動せしめるべく前
記溶接線を自動補正する補正処理装置と、を備えた構成
である。
のワークの端面を突合せることによって上記当接面と第
２のワークの溶接側面との交線のなす溶接線に沿って突
合せ部のレーザ溶接を行うレーザ溶接装置であって、レ
ーザ溶接を行うためのレーザ加工ヘッドと、それぞれの
ワークの異なる板厚を入力する入力装置と、この入力装
置により入力されたワークの異なる板厚を基にして各板
厚に対するレーザビームの適正なエネルギー比率がファ
イルされているデータベースと、このデータベースにフ
ァイルされているレーザビームの適正な比率を基にして
レーザビームのデフォーカス量、傾き角および一方のワ
ーク面に沿ったシフト量を演算処理する演算処理装置
と、この演算処理装置によって演算処理されたデフォー
カス量、傾き角および一方のワーク面に沿ったシフト量
を基にして前記レーザ加工ヘッドを移動せしめるべく前
記溶接線を自動補正する補正処理装置と、を備えた構成
である。
（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。
する。
まず、本実施例に使用されるレーザ溶接装置の概略に
ついて説明する。
ついて説明する。
第12図、第13図および第14図を参照するに、レーザ溶
接装置１は、ワーク（図示省略）を水平に載置する加工
テーブル３を備えており、この加工テーブル３の上方位
置にはワークにレーザ溶接を行なうレーザ加工ヘッド５
が設けられている。
接装置１は、ワーク（図示省略）を水平に載置する加工
テーブル３を備えており、この加工テーブル３の上方位
置にはワークにレーザ溶接を行なうレーザ加工ヘッド５
が設けられている。
このレーザ加工ヘッド５は、後述のごとき構成により
X,Y,Z軸方向へ移動自在に設けられている。すなわち、
加工テーブル３の上方位置にはＸ軸方向のガイド部７が
設けられており、Ｘ軸ガイド部７にはＹ方向に延伸した
キャリッジ９が移動自在に支承されている。上記キャリ
ッジ９にはヘッドキャリッジ11がＹ軸方向へ移動自在に
支承されている。このヘッドキャリッジ11には、昇降体
13が上下動自在かつ垂直軸回りに回動自在（Ａ軸）に設
けられている。この昇降体13の下部に前記レーザ加工ヘ
ッド５が水平な軸心回りに回動自在（Ｂ軸）に設けられ
ており、かつ詳細な図示は省略するが、レーザ加工ヘッ
ド５から照射されるレーザビームLBの光軸の方向に僅か
に位置調節自在（Ｃ軸）に設けられている。
X,Y,Z軸方向へ移動自在に設けられている。すなわち、
加工テーブル３の上方位置にはＸ軸方向のガイド部７が
設けられており、Ｘ軸ガイド部７にはＹ方向に延伸した
キャリッジ９が移動自在に支承されている。上記キャリ
ッジ９にはヘッドキャリッジ11がＹ軸方向へ移動自在に
支承されている。このヘッドキャリッジ11には、昇降体
13が上下動自在かつ垂直軸回りに回動自在（Ａ軸）に設
けられている。この昇降体13の下部に前記レーザ加工ヘ
ッド５が水平な軸心回りに回動自在（Ｂ軸）に設けられ
ており、かつ詳細な図示は省略するが、レーザ加工ヘッ
ド５から照射されるレーザビームLBの光軸の方向に僅か
に位置調節自在（Ｃ軸）に設けられている。
したがって、レーザ加工ヘッド５はX,Y,Z軸方向へ移
動自在であり、かつA,B軸の回動が可能であると共にＣ
軸方向へ僅か移動自在である。なお、レーザ加工ヘッド
５のX,Y,Z,A,B,Cの各軸の制御は、例えばNC制御装置15
によって行なわれる。また、レーザ溶接装置１には、当
然のこととして、レーザ発振器17が備えられており、か
つレーザ発振器17からレーザ加工ヘッド５へレーザビー
ムLBを導くミラーアセンブリが設けられている。
動自在であり、かつA,B軸の回動が可能であると共にＣ
軸方向へ僅か移動自在である。なお、レーザ加工ヘッド
５のX,Y,Z,A,B,Cの各軸の制御は、例えばNC制御装置15
によって行なわれる。また、レーザ溶接装置１には、当
然のこととして、レーザ発振器17が備えられており、か
つレーザ発振器17からレーザ加工ヘッド５へレーザビー
ムLBを導くミラーアセンブリが設けられている。
既に理解されるように、加工テーブル３上にワークを
載置固定した後、レーザ加工ヘッド５を下降せしめてワ
ークに適宜に近接せしめた後、レーザ加工ヘッド５をX,
Y軸方向へ適宜に移動せしめつつレーザ溶接を行なうこ
とにより、ワークの溶接部に溶接が施こされることとな
る。
載置固定した後、レーザ加工ヘッド５を下降せしめてワ
ークに適宜に近接せしめた後、レーザ加工ヘッド５をX,
Y軸方向へ適宜に移動せしめつつレーザ溶接を行なうこ
とにより、ワークの溶接部に溶接が施こされることとな
る。
前記レーザ溶接装置１を使用して、例えば第１図に示
すように、板厚tAのワークWAの当接面（第１図における
右側面）に板厚tBのワークWBの端面（第１図における左
側面）を突合せることによって上記当接面とワークWBの
溶接側面（第１図における上面）との交線のなす溶接線
に沿ってレーザ溶接を行う際、前記当接面に対してレー
ザビームLBを適宜に傾斜すると共に、上記当接面に対す
るレーザビームLBの照射面積が前記当接面に対するレー
ザビームLBの照射面積より大きくなるようにレーザビー
ムLBを適宜にシフトし、かつ集光レンズ19の焦点位置が
前記当接面に位置しないようにデフォーカス状態に保持
してレーザ溶接を行うものである。
すように、板厚tAのワークWAの当接面（第１図における
右側面）に板厚tBのワークWBの端面（第１図における左
側面）を突合せることによって上記当接面とワークWBの
溶接側面（第１図における上面）との交線のなす溶接線
に沿ってレーザ溶接を行う際、前記当接面に対してレー
ザビームLBを適宜に傾斜すると共に、上記当接面に対す
るレーザビームLBの照射面積が前記当接面に対するレー
ザビームLBの照射面積より大きくなるようにレーザビー
ムLBを適宜にシフトし、かつ集光レンズ19の焦点位置が
前記当接面に位置しないようにデフォーカス状態に保持
してレーザ溶接を行うものである。
このワークWA,WBの予め設定された板厚tA,tBに基づい
て詳細を後述するレーザビームLBの最適な照射エネルギ
ー比率を決める。この決められた最適な照射エネルギー
比率を基にして第１図に示した集光レンズ19から照射さ
れたレーザビームLBのデフォーカス量ｌ、傾き角θおよ
びワークWAの面に沿ったシフト量ｈを演算処理する。こ
の演算処理されたこれらのデフォーカス量ｌ、傾き角θ
およびワークWAの面に沿ったシフト量ｈを基にして溶接
線WLを▲Ｗ′ Ｌ▼に自動補正すべくレーザ加工ヘッド５
の姿勢を移動してレーザ溶接を行なうことによって、第
２図に示したように、くぼみＣが生じることなく、均一
な溶接を行なうことができるのである。
て詳細を後述するレーザビームLBの最適な照射エネルギ
ー比率を決める。この決められた最適な照射エネルギー
比率を基にして第１図に示した集光レンズ19から照射さ
れたレーザビームLBのデフォーカス量ｌ、傾き角θおよ
びワークWAの面に沿ったシフト量ｈを演算処理する。こ
の演算処理されたこれらのデフォーカス量ｌ、傾き角θ
およびワークWAの面に沿ったシフト量ｈを基にして溶接
線WLを▲Ｗ′ Ｌ▼に自動補正すべくレーザ加工ヘッド５
の姿勢を移動してレーザ溶接を行なうことによって、第
２図に示したように、くぼみＣが生じることなく、均一
な溶接を行なうことができるのである。
前記溶接線を自動補正する自動補正装置の構成ブロッ
ク図が第３図に示されている。第３図において、溶接線
WL、ワークWA、WBにおける板厚tA、tBなどの入力値を入
力するための入力装置21がCPU23に接続されていると共
に、CPU23には前記板厚tA、tBに基づいてレーザビームL
Bの最適な照射エネルギー比率がファイルされているデ
ータベース25が接続されている。
ク図が第３図に示されている。第３図において、溶接線
WL、ワークWA、WBにおける板厚tA、tBなどの入力値を入
力するための入力装置21がCPU23に接続されていると共
に、CPU23には前記板厚tA、tBに基づいてレーザビームL
Bの最適な照射エネルギー比率がファイルされているデ
ータベース25が接続されている。
このデータベース25には例えば第４図に示すごとく、
それぞれのワークWA、WBにおける板厚tA、tBに基づく最
適な照射エネルギー比率がすでに今までの経験および試
験結果からファイルされているのである。
それぞれのワークWA、WBにおける板厚tA、tBに基づく最
適な照射エネルギー比率がすでに今までの経験および試
験結果からファイルされているのである。
前記CPU23には最適な照射エネルギー比率を基にして
レーザビームLBのデフォーカス量ｌ、傾き角θ、ワーク
WAの面に沿ったシフト量ｈを演算処理する演算処理装置
27が接続されていると共に、この演算処理装置27にはレ
ーザ加工ヘッド５を自動補正した溶接線▲Ｗ′ Ｌ▼へ移
動せしめる補正処理装置29が接続されている。
レーザビームLBのデフォーカス量ｌ、傾き角θ、ワーク
WAの面に沿ったシフト量ｈを演算処理する演算処理装置
27が接続されていると共に、この演算処理装置27にはレ
ーザ加工ヘッド５を自動補正した溶接線▲Ｗ′ Ｌ▼へ移
動せしめる補正処理装置29が接続されている。
上記構成により、第５図に示したフローチャートを基
にして溶接線WLを自動補正する動作を説明すると、ステ
ップS1で入力装置21から溶接線WLを入力する。ステップ
S2ではワークWAの材質と板厚tAおよびワークWBの材質と
板厚tBを入力装置21から入力する。この入力されたワー
クWA、WBの板厚tA、tBに基づいて、ステップS3では、デ
ータベース25にファイルされている最適な照射エネルギ
ー比率から選択される。
にして溶接線WLを自動補正する動作を説明すると、ステ
ップS1で入力装置21から溶接線WLを入力する。ステップ
S2ではワークWAの材質と板厚tAおよびワークWBの材質と
板厚tBを入力装置21から入力する。この入力されたワー
クWA、WBの板厚tA、tBに基づいて、ステップS3では、デ
ータベース25にファイルされている最適な照射エネルギ
ー比率から選択される。
次に、ステップS4で、この選択された最適な照射エネ
ルギー比率を基にしてレーザビームLBのデフォーカス量
ｌ、傾き角θ、ワークWAの面に沿ったシフト量ｈが演算
処理装置で演算処理される。ステップS5でこれらの値が
補正処理装置29に取込まれて溶接線WLが▲Ｗ′ Ｌ▼に補
正処理されてレーザ加工ヘッド５の姿勢が変えられる。
この状態でレーザ溶接を実行することにより、均一なく
ぼみのないレーザ溶接が行なわれることになる。
ルギー比率を基にしてレーザビームLBのデフォーカス量
ｌ、傾き角θ、ワークWAの面に沿ったシフト量ｈが演算
処理装置で演算処理される。ステップS5でこれらの値が
補正処理装置29に取込まれて溶接線WLが▲Ｗ′ Ｌ▼に補
正処理されてレーザ加工ヘッド５の姿勢が変えられる。
この状態でレーザ溶接を実行することにより、均一なく
ぼみのないレーザ溶接が行なわれることになる。
次に最適な照射エネルギー比率からデフォーカス量
ｌ、傾き角θおよびワークWAの面に沿ったシフト量ｈを
演算処理するための詳細を、第６図および第７図を用い
て説明する。
ｌ、傾き角θおよびワークWAの面に沿ったシフト量ｈを
演算処理するための詳細を、第６図および第７図を用い
て説明する。
まず、板厚tAのワークWAと板厚tBのワークWBを第１図
に示したごとく溶接線WLからデフォーカス量がｌ、傾き
角θ、ワークWAの面に沿ったシフト量がｈだけ移動して
溶接線が▲Ｗ′ Ｌ▼になったときのレーザビームLBは第
６図、第７図に示すごとく、ワークWAには楕円1,2;ワー
クWBには楕円３として照射される。
に示したごとく溶接線WLからデフォーカス量がｌ、傾き
角θ、ワークWAの面に沿ったシフト量がｈだけ移動して
溶接線が▲Ｗ′ Ｌ▼になったときのレーザビームLBは第
６図、第７図に示すごとく、ワークWAには楕円1,2;ワー
クWBには楕円３として照射される。
このレーザビームLBの全エネルギーをＰとすると、エ
ネルギー分布は で表わされ、しかも、第８図に示すごとく、ｘ軸に垂直
な平面での分割したときのエネルギーをｐとすると、第
９図に示したごとく、 と との関係がすでに表わされている。而して、 を例えば0.568すると、p/p＝0.37となるので、 Ebig＝ｐ×（0.5＋0.37）＝0.87p …（１） Esmall＝ｐ×（0.5＋0.37）＝0.13p …（２） としてエネルギー比率が求められる。さらに、このエネ
ルギー比率を基にして、各エネルギー密度のデータベー
ス25にファイルされているから、PA、PBを選択すると、
（１），（２）を基にして、 0.87P/Sbig＝PA …（３） 0.13/Ssmall＝PB …（４） となり、これらの式より、 Sbig＝0.87/pA …（５） Ssmall＝0.13/PB …（６） になる。但し、Sbigは楕円1,2により求める面積、Ssmal
lは楕円３により求められる面積である。
ネルギー分布は で表わされ、しかも、第８図に示すごとく、ｘ軸に垂直
な平面での分割したときのエネルギーをｐとすると、第
９図に示したごとく、 と との関係がすでに表わされている。而して、 を例えば0.568すると、p/p＝0.37となるので、 Ebig＝ｐ×（0.5＋0.37）＝0.87p …（１） Esmall＝ｐ×（0.5＋0.37）＝0.13p …（２） としてエネルギー比率が求められる。さらに、このエネ
ルギー比率を基にして、各エネルギー密度のデータベー
ス25にファイルされているから、PA、PBを選択すると、
（１），（２）を基にして、 0.87P/Sbig＝PA …（３） 0.13/Ssmall＝PB …（４） となり、これらの式より、 Sbig＝0.87/pA …（５） Ssmall＝0.13/PB …（６） になる。但し、Sbigは楕円1,2により求める面積、Ssmal
lは楕円３により求められる面積である。
次に、前記Sbig、Ssmallの面積を実際第６図、第７図
より求めてみる。
より求めてみる。
まず、第７図において、レーザビームLBの焦点位置を
原点（0,0）としたＸ−Ｙ座標にし、集光レンズ19の直
径をＤ（設定値）、集光レンズ19から焦点位置までの距
離をＬ（設定値）とすると、直線A,B,C,Dはそれぞれ、
下記の式となる。
原点（0,0）としたＸ−Ｙ座標にし、集光レンズ19の直
径をＤ（設定値）、集光レンズ19から焦点位置までの距
離をＬ（設定値）とすると、直線A,B,C,Dはそれぞれ、
下記の式となる。
上記直線Ｂと直線Ｃとの交点の座標を（x1,y1）とす
れば、上記（７），（８）式より となる。したがって、楕円１の長軸半径をA1、短軸半径
をB1とすると、 となり、楕円１の面積ST1は、ST1＝πA1・B1であるか
ら、 となる。
れば、上記（７），（８）式より となる。したがって、楕円１の長軸半径をA1、短軸半径
をB1とすると、 となり、楕円１の面積ST1は、ST1＝πA1・B1であるか
ら、 となる。
楕円１から求める面積SP1は、SP1＝ST1・1/2であるか
ら、（15）式より、 となる。
ら、（15）式より、 となる。
また、直線Ａと直線Ｃとの交点の座標を（x2,y2）と
すれば、上記（７），（９）式より、 となる。したがって、楕円２の長軸半径をA2、短軸半径
をB2とすると、 となり、楕円２の面積ST2は、ST1＝πA2・B2であるか
ら、 となる。
すれば、上記（７），（９）式より、 となる。したがって、楕円２の長軸半径をA2、短軸半径
をB2とすると、 となり、楕円２の面積ST2は、ST1＝πA2・B2であるか
ら、 となる。
楕円２の面積ST2と求める面積SP2との関係において、
第10図に示すごとく、一般的に楕円の面積Ｓを求める面
積ｓとした場合、 であるから、 上記の式から、（c/a）とs/Sとの関係は第11図に示し
たごとき関係にあり、本実施例の場合、R2＝（c/a）＝
0.622であるため、ELIPSE（２）＝s/S＝0.264となる。
したがって、 SP2＝ST2・｛0.5−ELIPSE（R2）｝ であるから、 となる。
第10図に示すごとく、一般的に楕円の面積Ｓを求める面
積ｓとした場合、 であるから、 上記の式から、（c/a）とs/Sとの関係は第11図に示し
たごとき関係にあり、本実施例の場合、R2＝（c/a）＝
0.622であるため、ELIPSE（２）＝s/S＝0.264となる。
したがって、 SP2＝ST2・｛0.5−ELIPSE（R2）｝ であるから、 となる。
さらに、直線Ｄとｘ軸との交点の座標を（x3,y3）と
すれば、直線Ａと直線Ｄとの交点の座標を（x4,y4）、
直線Ａと直線ｙ＝ｌ−y3との交点の座標を（x5,y5）と
すると、 となる。したがって、楕円３の長軸半径A3、短軸半径を
B3とすると、 となる。楕円３の面積ST3は、ST3＝π・A3・B3であるか
ら、 となる。
すれば、直線Ａと直線Ｄとの交点の座標を（x4,y4）、
直線Ａと直線ｙ＝ｌ−y3との交点の座標を（x5,y5）と
すると、 となる。したがって、楕円３の長軸半径A3、短軸半径を
B3とすると、 となる。楕円３の面積ST3は、ST3＝π・A3・B3であるか
ら、 となる。
楕円３の場合にはR2（＝c/a）＝0.665であるから、第
11図より、ELIPSE（R3）＝p/s＝0.29となる。したがっ
て、 SP3＝ST3・｛0.5−ELIPSE（R3）｝ であるから となる。
11図より、ELIPSE（R3）＝p/s＝0.29となる。したがっ
て、 SP3＝ST3・｛0.5−ELIPSE（R3）｝ であるから となる。
Sbig＝SP1＋SP2であるから、式（５），（16），（2
3）より、 となる。
3）より、 となる。
Ssmall＝SP3であるから、式（６），（26）より、 となる。
上記式（28），（29）において、PA,PB,D,Lは定数で
あり、x1,y1は式（11），（12）からx1＝k1f（l,θ）、
y1＝k2（l,θ）、x2,y2は式（17），（18）より、x2＝k
3f（l,θ）、y2＝k4f（l,θ）、また、x4,y3,y4は、そ
れぞれx4＝k5f（h,l,θ）、y3＝k6f（h,l,θ）、y4＝k7
f（h,l,θ）である。
あり、x1,y1は式（11），（12）からx1＝k1f（l,θ）、
y1＝k2（l,θ）、x2,y2は式（17），（18）より、x2＝k
3f（l,θ）、y2＝k4f（l,θ）、また、x4,y3,y4は、そ
れぞれx4＝k5f（h,l,θ）、y3＝k6f（h,l,θ）、y4＝k7
f（h,l,θ）である。
したがって、式（28），（29）は、 0.87/PA＝k7・ｆ（l,θ） …（30） 0.13/PA＝k8・ｆ（h,l,θ） …（31） となる。
一方、第９図に示されているように、本実施例では、
p/p＝0.37の場合におけるエネルギーの分割点RE＝0.568
としていると共に、RE＝h/A2である。
p/p＝0.37の場合におけるエネルギーの分割点RE＝0.568
としていると共に、RE＝h/A2である。
したがって、式（19）から となる。
したがって、ｈ＝k9・ｆ（l,θ） …（32） となる。
上式（30），（31），（32）はそれぞれ、h,l,θによ
る関数であるから、この３式を演算処理することによっ
て、h,l,θが求められることになる。
る関数であるから、この３式を演算処理することによっ
て、h,l,θが求められることになる。
この求められたh,l,θを基にして、溶接線をWLから▲
Ｗ′ Ｌ▼へ自動補正すべくレーザ加工ヘッド５の姿勢を
位置決めし、この補正された溶接線▲Ｗ′ Ｌ▼へ沿って
レーザ溶接することによって、第２図に示したくぼみの
ない均一なレーザ溶接を行なうことができる。
Ｗ′ Ｌ▼へ自動補正すべくレーザ加工ヘッド５の姿勢を
位置決めし、この補正された溶接線▲Ｗ′ Ｌ▼へ沿って
レーザ溶接することによって、第２図に示したくぼみの
ない均一なレーザ溶接を行なうことができる。
なお、この発明は、前述した実施例に限定されること
なく、適宜な変更を行なうことにより、その他の態様で
実施し得るものである。
なく、適宜な変更を行なうことにより、その他の態様で
実施し得るものである。
［発明の効果］ 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、こ
の発明によれば、板厚の異なるワークの溶接部にレーザ
ビームを照射してレーザ溶接を行なう際、まず入力装置
から入力されたワークの異なる板厚を基にして例えばデ
ータベースにファイルされているレーザビームのエネル
ギー比率から最適なエネルギー比率を決める。この決め
られた最適なエネルギー比率を基にして演算処理装置で
レーザービームのデフォーカス量、傾き角および一方の
ワーク面に沿ったシフト量を演算処理する。
の発明によれば、板厚の異なるワークの溶接部にレーザ
ビームを照射してレーザ溶接を行なう際、まず入力装置
から入力されたワークの異なる板厚を基にして例えばデ
ータベースにファイルされているレーザビームのエネル
ギー比率から最適なエネルギー比率を決める。この決め
られた最適なエネルギー比率を基にして演算処理装置で
レーザービームのデフォーカス量、傾き角および一方の
ワーク面に沿ったシフト量を演算処理する。
この演算処理されたレーザビームのデフォーカス量、
傾き角および一方のワーク面に沿ったシフト量を基にし
て補正処理装置で溶接線を自動補正すべくレーザ加工ヘ
ッドを移動せしめて溶接線の補正を自動的に行なうこと
ができる。
傾き角および一方のワーク面に沿ったシフト量を基にし
て補正処理装置で溶接線を自動補正すべくレーザ加工ヘ
ッドを移動せしめて溶接線の補正を自動的に行なうこと
ができる。
而して、溶接線の自動補正を行なった後、レーザ溶接
を行なうことにより板厚の異なるワークの溶接部にくぼ
みが生じることなく、均一なレーザ溶接を容易に行なう
ことができる。
を行なうことにより板厚の異なるワークの溶接部にくぼ
みが生じることなく、均一なレーザ溶接を容易に行なう
ことができる。
【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明に係る板厚の異なるワークにレーザビ
ームを照射してレーザ溶接を行なう際の溶接線を自動補
正するための説明図、第２図はこの発明によって得られ
るレーザ溶接の状態説明図、第３図は溶接線を自動補正
する構成ブロック図、第４図は各板厚によって照射エネ
ルギー比率がデータベースにファイルされている一例の
データ図、第５図は溶接線を自動補正するフローチャー
ト図、第６図、第７図は演算処理装置でレーザビームの
デフォーカス量、傾き角、一方のワーク面に沿ったシフ
ト量を演算処理するための説明図、第８図は照射エネル
ギー比率を決める説明図、第９図はエネルギー比率にお
ける（x/r）とp/pとの関係図、第10図は楕円の面積を分
ける説明図、第11図は第10図において（c/a）と（s/S）
との関係図、第12図はこの発明を実施するためのレーザ
溶接装置の正面図、第13図は第12図における平面図、第
14図は第12図における右側面図、第15図は従来の板厚の
異なるワークにレーザ溶接の説明図、第16図は従来のレ
ーザ溶接で溶接した溶接部の説明図である。 １……レーザ溶接装置、５……レーザ加工ヘッド 19……集光レンズ、21……入力装置 25……データベース、27……演算処理装置 29……補正処理装置、LB……レーザビーム WA,WB……ワーク、tA,tB……板厚 ｌ……デフォーカス量、θ……傾き角 ｈ……ワークＡの面に沿ったシフト量
ームを照射してレーザ溶接を行なう際の溶接線を自動補
正するための説明図、第２図はこの発明によって得られ
るレーザ溶接の状態説明図、第３図は溶接線を自動補正
する構成ブロック図、第４図は各板厚によって照射エネ
ルギー比率がデータベースにファイルされている一例の
データ図、第５図は溶接線を自動補正するフローチャー
ト図、第６図、第７図は演算処理装置でレーザビームの
デフォーカス量、傾き角、一方のワーク面に沿ったシフ
ト量を演算処理するための説明図、第８図は照射エネル
ギー比率を決める説明図、第９図はエネルギー比率にお
ける（x/r）とp/pとの関係図、第10図は楕円の面積を分
ける説明図、第11図は第10図において（c/a）と（s/S）
との関係図、第12図はこの発明を実施するためのレーザ
溶接装置の正面図、第13図は第12図における平面図、第
14図は第12図における右側面図、第15図は従来の板厚の
異なるワークにレーザ溶接の説明図、第16図は従来のレ
ーザ溶接で溶接した溶接部の説明図である。 １……レーザ溶接装置、５……レーザ加工ヘッド 19……集光レンズ、21……入力装置 25……データベース、27……演算処理装置 29……補正処理装置、LB……レーザビーム WA,WB……ワーク、tA,tB……板厚 ｌ……デフォーカス量、θ……傾き角 ｈ……ワークＡの面に沿ったシフト量
Claims (2)
- 【請求項１】第１のワーク（WA）の当接面に板厚の薄い
第２のワーク（WB）の端面を突合せることによって上記
当接面と第２のワーク（WB）の溶接側面との交線のなす
溶接線に沿って突合せ部のレーザ溶接を行う際、上記第
1,第２のワーク（WA,WB）の板厚の相違により各板厚に
対するレーザビーム（LB）のエネルギー比率を決め、こ
のエネルギー比率を基にして、レーザビーム（LB）の前
記第１のワーク（WA）の当接面に対する傾き角θを演算
すると共に第１のワーク（WA）の当接面に対するレーザ
ビーム（LB）の照射面積が第２のワーク（WB）の溶接側
面に対するレーザビーム（LB）の照射面積よりも大きく
なるようにレーザビーム（LB）の光軸を第１のワーク
（WA）の当接面に沿ってシフトするシフト量ｈ及びレー
ザビーム（LB）を集光する集光レンズ（19）の焦点位置
を前記第１のワーク（WA）の前記当接面に対してデフォ
ーカスするデフォーカス量ｌを演算し、この演算結果に
基いて前記溶接線に沿って前記突合せ部の溶接を行うこ
とを特徴とするレーザ溶接方法。 - 【請求項２】第１のワーク（WA）の当接面に第２のワー
ク（WB）の端面を突合せることによって上記当接面と第
２のワーク（WB）の溶接側面との交線のなす溶接線に沿
って突合せ部のレーザ溶接を行うレーザ溶接装置であっ
て、レーザ溶接を行うためのレーザ加工ヘッドと、それ
ぞれのワークの異なる板厚を入力する入力装置と、この
入力装置により入力されたワークの異なる板厚を基にし
て各板厚に対するレーザビームの適正なエネルギー比率
がファイルされているデータベースと、このデータベー
スにファイルされているレーザビームの適正な比率を基
にしてレーザビームのデフォーカス量、傾き角および一
方のワーク面に沿ったシフト量を演算処理する演算処理
装置と、この演算処理装置によって演算処理されたデフ
ォーカス量、傾き角および一方のワーク面に沿ったシフ
ト量を基にして前記レーザ加工ヘッドを移動せしめるべ
く前記溶接線を自動補正する補正処理装置と、を備えた
ことを特徴とするレーザ溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2044546A JP2894502B2 (ja) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | レーザ溶接方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2044546A JP2894502B2 (ja) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | レーザ溶接方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03248787A JPH03248787A (ja) | 1991-11-06 |
| JP2894502B2 true JP2894502B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=12694500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2044546A Expired - Fee Related JP2894502B2 (ja) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | レーザ溶接方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2894502B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5495089A (en) * | 1993-06-04 | 1996-02-27 | Digital Equipment Corporation | Laser soldering surface mount components of a printed circuit board |
| SE512240C2 (sv) * | 1998-06-24 | 2000-02-14 | Alfa Laval Ab | Sätt att sammanfoga åtminstone fyra värmeöverföringsplattor till ett plattpaket jämte plattpaket |
| CN109366010B (zh) * | 2018-11-18 | 2020-07-10 | 中车长春轨道客车股份有限公司 | 用于t型接头全熔透激光复合焊的激光入射角确定方法 |
| CN110434450A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-11-12 | 陕西飞机工业（集团）有限公司 | 一种阶梯型焊缝的搅拌摩擦焊工艺方法 |
| CN112743229A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-05-04 | 东风汽车集团有限公司 | 提高激光拼焊板焊缝强度的激光焊接核心参数优化方法 |
-
1990
- 1990-02-27 JP JP2044546A patent/JP2894502B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03248787A (ja) | 1991-11-06 |
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