JPS62192286A - Beam welding equipment - Google Patents
Beam welding equipmentInfo
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- JPS62192286A JPS62192286A JP61032841A JP3284186A JPS62192286A JP S62192286 A JPS62192286 A JP S62192286A JP 61032841 A JP61032841 A JP 61032841A JP 3284186 A JP3284186 A JP 3284186A JP S62192286 A JPS62192286 A JP S62192286A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、レーザビーム等のビームにより被溶接物の突
合せ溶接を行うビーム溶接装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a beam welding apparatus for butt welding objects to be welded using a beam such as a laser beam.
（従来技術）
近来レーザビームのような高密度集中熱源を用いた溶接
方法が注目されているが、このレーザ溶接は、レーザが
高密度集中熱源であるため、高速溶接が可能であり、被
溶接材への熱影響が少ない点でこれまでのアーム溶接、
シーム溶接あるいはティグ溶接等より優れている。また
レーザビームが光であるために、光学系を用いることに
より狭い場所でも正確に溶接を行うことができる利点が
ある。(Prior art) Recently, welding methods using high-density concentrated heat sources such as laser beams have been attracting attention. In this laser welding, since the laser is a high-density concentrated heat source, high-speed welding is possible. Conventional arm welding has less heat effect on the material,
Superior to seam welding or TIG welding. Furthermore, since the laser beam is light, there is an advantage that welding can be performed accurately even in a narrow space by using an optical system.
上記レーザを用いたビーム溶接の一例として、薄軟鋼板
の突合せ溶接があり、熱で変形し易い薄軟鋼板のような
部材の溶接にレーザ溶接は特に効果を発揮する。An example of beam welding using the laser is butt welding of thin mild steel plates, and laser welding is particularly effective in welding members such as thin mild steel plates that are easily deformed by heat.
ところで、上記のようなレーザ溶接は、レンズ等により
ビームを溶接部に集光させてビームスポット形成してい
るため、溶接部の厳密な位置決めが要求される。また、
突合せ部が密着していれば溶接は容易であるが、現実に
は突合せる材料の突合せ面が研磨されていないため、突
合せ精度もまちまちであり、したがって突合せ部には隙
間が存在することになる。そしてこの隙間の幅がある許
容値を超えるとレーザビームが隙間を通過してしまい、
溶接が不可能になる。By the way, in the above-described laser welding, since a beam is focused on the welding part using a lens or the like to form a beam spot, precise positioning of the welding part is required. Also,
Welding is easy if the butt parts are in close contact, but in reality, the butt surfaces of the materials to be butted are not polished, so the accuracy of the butt varies, so there will be gaps at the butt parts. . If the width of this gap exceeds a certain tolerance, the laser beam will pass through the gap.
Welding becomes impossible.
そこで」一部熔接部の厳密な位置決めを要求される点に
ついては、例えば特開昭５９−１４４．５９０号公報に
記載されているように、イメージセンサを用いてビーム
スポットを溶接線に沿って進めながら溶接部の狙い位置
を補正して行くことにより解決されると考えられ、また
突合せ部に隙間が存在する点に関しては、溶接部にフィ
ラーワイヤを送給して隙間を埋めることにより解決され
ると考えられる。しかしながら、上記の解決策は、突合
せる接合部が完全に平行なときにのみ実現が可能なもの
であって、実際には突合せ部の隙間の幅は溶接線に沿っ
て刻々変化しかつこの隙間の幅は微小な熱影響によって
も変化するものであるから、溶接部に送給されるワイヤ
の量に過不足を生じ、良好な溶接を行なうことは困難で
あった。またイメージセンサを用いた場合、検出器が高
価となる欠点もあった。Therefore, regarding the point where strict positioning of some welded parts is required, for example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 59-144.590, an image sensor is used to position the beam spot along the weld line. This is thought to be solved by correcting the target position of the weld as the weld progresses, and the problem of the existence of a gap at the butt part can be solved by feeding a filler wire into the weld to fill the gap. It is thought that However, the above solution can only be realized when the butt joints are completely parallel, and in reality, the width of the gap at the butt varies from moment to moment along the weld line, and this gap Since the width of the wire changes even due to minute thermal effects, there is an excess or deficiency in the amount of wire fed to the welding area, making it difficult to perform good welding. Furthermore, when an image sensor is used, there is also the drawback that the detector is expensive.
（発明の目的）
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、突合せ部の隙間の位置および幅の
変化に対応して被溶接物のビーム源に対する相対位置お
よび相対移動速度を制御しうるビーム溶接装置を提供す
ることにある。(Object of the Invention) The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to position the object to be welded relative to the beam source in response to changes in the position and width of the gap between the abutting portions. Another object of the present invention is to provide a beam welding device that can control relative movement speed.
さらに木発明の目的は、突合せ部の隙間の幅の変化に対
応してワイヤの送給速度を制御しうるビーム溶接装置を
提供することにある。A further object of the present invention is to provide a beam welding device that can control the wire feeding speed in response to changes in the width of the gap between the abutting portions.
（発明の構成）
そこで本願第１番目の発明によるビーム溶接装置は、突
合せ部の隙間の位置および幅の変化を隙間を透過する光
によって検出する検出手段と、この検出手段からの出力
信号にもとづいて被溶接物の載置台のビーム源に対する
相対位置および相対移動速度を制御する制御手段とを備
えていることを特徴とする。(Structure of the Invention) Therefore, the beam welding apparatus according to the first invention of the present application includes a detection means for detecting changes in the position and width of the gap between the abutting portions using light transmitted through the gap, and an output signal from the detection means. and control means for controlling the relative position and relative movement speed of the workpiece mounting table with respect to the beam source.
また本願第２番目の発明によるビーム溶接装置は、上記
第１番目の発明の構成に加えて、突合せ部のビームスポ
ットが形成される位置に溶接ワイヤを送給するワイヤ送
給手段と、突合せ部の隙間の幅の変化に応じて異なる送
給速度をもって溶接ワイヤが送給されるようにワイヤ送
給手段を制御する制御手段を備えていることを特徴とす
る。In addition to the configuration of the first invention, a beam welding device according to a second invention of the present application further includes a wire feeding means for feeding a welding wire to a position where a beam spot is formed at the abutting portion, and The welding wire is characterized by comprising a control means for controlling the wire feeding means so that the welding wire is fed at different feeding speeds according to changes in the width of the gap.
（発明の効果）
木発明によれば、突合せ部の隙間の位置および幅を検出
しうる検出手段を備えているので、接合される２つの部
材の接合形状の如何を問わず、接合すべき位置にビーム
スポットを正確に移動させて良好な溶接を行うことがで
きる。またワイヤ送給を行う場合、突合せ部の隙間の幅
の変化に応じてワイヤ供給量を調節することができるか
ら、隙間の幅の大小に拘らず良好な溶接を行うことがで
きる。(Effects of the Invention) According to the invention, since it is equipped with a detection means capable of detecting the position and width of the gap between the abutting parts, the position to be joined can be determined regardless of the joining shape of the two members to be joined. The beam spot can be moved accurately to perform good welding. Further, when feeding the wire, the amount of wire fed can be adjusted according to the change in the width of the gap between the abutting portions, so that excellent welding can be performed regardless of the width of the gap.
（実 施 例）
以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。(Example) Examples of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第１図は本発明をレーザ溶接装置に適用した場合の概略
的構成を示す系統図で、レーザ溶接装置は、被溶接部材
である第１部材１および第２部材２を接合部を互いに突
合せた状態で載置した載置台３と、レーザ発振器４と、
このレーザ発振器４から放射されるレーザ光５を第１部
材１および第２部材２の突合せ部６に集束させてビーム
スポット７を形成するためのミラー８およびレンズ９と
、レーザ制御装置１０と、載置台３をＸ方向およびＹ方
向へ移動させるためのモータ１１．１２と、これらモー
タ１１．１２を駆動するための駆動装置１３とを備えて
いる。また突合せ部６のビームスポット７が形成される
位置に溶接ワイヤ１４を送給するためのワイヤ送給機１
５と、このワイＡ・送給機１５のワイヤ送給速度を制？
（ＩＩするためのワイヤ送給制御装置１６とを備えてい
る。FIG. 1 is a system diagram showing a schematic configuration when the present invention is applied to a laser welding device. The mounting table 3 and the laser oscillator 4 placed in the state
A mirror 8 and a lens 9 for focusing the laser beam 5 emitted from the laser oscillator 4 onto the abutting portion 6 of the first member 1 and the second member 2 to form a beam spot 7, and a laser control device 10; It includes motors 11.12 for moving the mounting table 3 in the X and Y directions, and a drive device 13 for driving these motors 11.12. Also, a wire feeder 1 for feeding the welding wire 14 to the position where the beam spot 7 of the butt portion 6 is formed.
5 and control the wire feeding speed of this wire A/feeder 15?
(It is equipped with a wire feeding control device 16 for
さらに載置台３−Ｆ−、には、光源１７と、この光源１
７から発せられる光を第１部祠１および第２部祠２の突
合せ部６の隙間に導入するだめのアダプタ１８とが設り
られ、さらに突合せ部６の上方には、突合せ部６の隙間
を透過して−に方へ出射される光を受光するための光セ
ンナ２０が設げられている。この光センサ２０は、ビー
１１スポツト７が形成される部位の前方に設けられてお
り、光センサ２０で受光された光情報は読取器２１にお
いて電気信号に変換され、Δ／Ｄコンバータ２２を経て
制御機２３に与えられる。制御機２３は光センサ２０か
ら送られる情報にもとづいて、レーザ照射条件、載置台
３の位置座標および溶接ワイヤ１４の送給速度を決定し
、レーザ制御袋！］、０、モータ駆動装置１３およびワ
イヤ送給制御装置１Ｇをそれぞれ制御する。なお、２４
ば光ｔＸ１７の電源である。Further, on the mounting table 3-F-, a light source 17 and this light source 1 are provided.
An adapter 18 is provided for introducing the light emitted from the abutment part 7 into the gap between the abutting parts 6 of the first part shrine 1 and the second part shrine 2, and further above the abutting part 6, An optical sensor 20 is provided for receiving the light transmitted in the - direction and emitted in the negative direction. This optical sensor 20 is provided in front of the area where the bee 11 spot 7 is formed, and the optical information received by the optical sensor 20 is converted into an electrical signal by a reader 21 and then passed through a Δ/D converter 22. The signal is given to the controller 23. Based on the information sent from the optical sensor 20, the controller 23 determines the laser irradiation conditions, the position coordinates of the mounting table 3, and the feeding speed of the welding wire 14, and controls the laser control bag! ], 0, respectively control the motor drive device 13 and the wire feeding control device 1G. In addition, 24
This is the power source for the optical tX17.
次に第２図は、レーザ発振器４を備えて突合せ部６にビ
ームスポット７を形成する加工へ・ノド２５と、その前
方に配置された光センサ２０とを示す斜視図で、加工ヘ
ソド２５にはワイヤ送給機１５から溶接ワイヤＩ４が送
給されるように構成されている。突合せ部６の隙間の位
置および幅を検出するための光センサ２０ば、第３図を
参照すれば明らかなように、多数本の光ファイノ＜が束
ねられて形成された光ファイバ束２６の多数が、それら
の端面をマトリクス状に整列させて平坦な受光面を構成
している。そして各光ファイバ束２６が受光面上で占め
る位置を座標化して個々の座標に対応した番地名を付し
、これにより多数の光ファイバ束２６が番地名によって
識別できるようになされている。例えばこの光センサ２
０が突合せ部６の隙間２７に対し、第４図に示される相
対位置関係をもって配置された場合、各光ファイバ束２
６の受光■が第５図に示すような状態で示されることに
なり、読取器２１は光フアイバ内を伝搬して来た信号を
読みとって、各光ファイバ束２６の受光量を下記のよう
に判定する。Next, FIG. 2 is a perspective view showing a processing nod 25 equipped with a laser oscillator 4 to form a beam spot 7 on the abutting portion 6 and an optical sensor 20 disposed in front of it. is configured such that a welding wire I4 is fed from a wire feeder 15. As is clear from FIG. 3, the optical sensor 20 for detecting the position and width of the gap between the abutting portions 6 detects a large number of optical fiber bundles 26 formed by bundling a large number of optical fibers. However, their end faces are arranged in a matrix to form a flat light-receiving surface. Then, the position occupied by each optical fiber bundle 26 on the light receiving surface is converted into coordinates and an address name corresponding to each coordinate is attached, so that a large number of optical fiber bundles 26 can be identified by the address name. For example, this optical sensor 2
0 is arranged with the relative positional relationship shown in FIG.
The light received by each optical fiber bundle 26 is shown in the state shown in FIG. Judgment is made.
Ａ−４極めて強
Ｂ−４かなり強
Ｂ−１５かなり弱
Ｃ−４強
Ｃ−５弱
Ｄ−４かなり強
Ｉ）−５かなり弱
上記判定結果はＡ／Ｄコンバータ２２でデジタル化され
、制御機２３において演算処理される。A-4 Very strong B-4 Fairly strong B-15 Very weak C-4 Strong C-5 Weak D-4 Fairly strong I)-5 Very weak The above judgment result is digitized by the A/D converter 22 and sent to the controller. In step 23, arithmetic processing is performed.
この演算処理により、突合せ部６の隙間２７の位置、形
状、幅を容易に検知することができ、この検知にもとづ
いて制御機２３はレーザ照射条件、載置台３の位置座標
および溶接ワイヤ１４の送給速度を決定し、レーザ制御
装置１０およびモータ駆動装置１３を制御するとともに
、隙間２７の幅が広いときには溶接ワイヤ１４の送給速
度を速くし、隙間２７の幅が狭いときには溶接ワイヤ１
４の送給速度を遅くするようにワイヤ送給制御装置１６
を制御している。Through this calculation process, the position, shape, and width of the gap 27 in the abutment part 6 can be easily detected, and based on this detection, the controller 23 determines the laser irradiation conditions, the position coordinates of the mounting table 3, and the welding wire 14. The feeding speed is determined and the laser control device 10 and motor drive device 13 are controlled, and when the width of the gap 27 is wide, the feeding speed of the welding wire 14 is increased, and when the width of the gap 27 is narrow, the feeding speed of the welding wire 14 is increased.
wire feeding control device 16 to slow the feeding speed of 4;
is controlled.
次に第６図は制御機２３が実行する処理の一部のフロー
チャートを示し、まずステップＳ１でｆ、５ｆ取器２１
からのデータを読みとり、ステ・ノブＳ２で演算処理を
行う。次にステップＳ３においてデータ処理が終了した
か否かを判定し、この判定結果がｒ’ Ｙ Ｅ Ｓ ｊ
であればステップＳ４に進んでデータをファイルし、こ
のデータにもとづいてｌ／ −ザ制御装ｆｌＯを制御す
るとともに、ステップＳ５においてモータ駆動装置１３
を制御して突合せ中心すなわち隙間２７の中心が光セン
サの中心に来るように載置台３を移動させる。その結果
をステップＳ６で判定し、光センサ２０の中心が隙間２
７の中心すなわち突合せ中心にあると判定された場合、
ステップＳ７に進んで突合せ端面か否かを判定し、この
判定結果がｒＹＥＳＪであれば制御を終了する。Next, FIG. 6 shows a flowchart of a part of the process executed by the controller 23. First, in step S1, the f, 5f remover 21
The data is read and arithmetic processing is performed using Ste/Knob S2. Next, in step S3, it is determined whether or not the data processing has been completed, and this determination result is r' Y E S j
If so, proceed to step S4 to file the data, control the l/-the control device flO based on this data, and also control the motor drive device 13 in step S5.
is controlled to move the mounting table 3 so that the center of abutment, that is, the center of the gap 27 comes to the center of the optical sensor. The result is determined in step S6, and the center of the optical sensor 20 is determined in the gap 2.
If it is determined that it is at the center of 7, that is, the butt center,
Proceeding to step S7, it is determined whether or not it is a butt end face, and if the determination result is rYESJ, the control is terminated.
なお、制御機２３がワイヤ送給制御装置１６を制御する
場合に実行する処理のフローについては説明を省略する
。Note that a description of the flow of processing executed when the controller 23 controls the wire feeding control device 16 will be omitted.
以上の説明で明らかなように、本実施例においては、光
センサ２０として多数の光ファイバ束２６を用いている
ので、突合せ部６の隙間２７の位置、形状および幅を容
易にかつ低コスＩ・をもって検出することができる利点
がある。また隙間の幅を検出して、この幅の大小に応じ
て溶接ワイヤ］４の送給速度を変えて溶接の肉盛り量を
制御しているため、良質な溶接を行うことができる。As is clear from the above description, in this embodiment, a large number of optical fiber bundles 26 are used as the optical sensor 20, so the position, shape, and width of the gap 27 in the abutting portion 6 can be easily adjusted at a low cost.・It has the advantage of being able to be detected. Furthermore, since the width of the gap is detected and the feed speed of the welding wire 4 is changed depending on the width to control the amount of weld build-up, high-quality welding can be performed.
第１図は本発明をレーザ溶接装置に適用した場合の概略
的構成を示す系統図、第２図はその加工ヘッドと光セン
サとを示す斜視器、第３図は光センサの受光面を示す平
面図、第４図は光センサと突合せ部の隙間との相対位置
を示す説明図、第５図は光センサの受光状態を示す説明
図、第６図はフローチャートである。
３−載置台 ４− レーザ発振器５− レ
ーザ光 ６−突合せ部７−ビームスポット
１０・・−レーザ制御装置１１．１２−モータ １３
−モータ駆動装置１４−溶接ワイヤ １５−ワイヤ
送給機１６−ワイヤ送給制御装置
１７−光源 ２〇−光センサ２１−読取器
２３−制御機
２５−ＪＯエヘソド ２６・−光ファイバ束２７−
隙間Fig. 1 is a system diagram showing a schematic configuration when the present invention is applied to a laser welding device, Fig. 2 is a perspective device showing the processing head and optical sensor, and Fig. 3 shows the light receiving surface of the optical sensor. 4 is a plan view, FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relative position of the optical sensor and the gap between the abutting portions, FIG. 5 is an explanatory diagram showing the light receiving state of the optical sensor, and FIG. 6 is a flowchart. 3-Placement table 4-Laser oscillator 5-Laser light 6-Abutment part 7-Beam spot
10...-Laser control device 11.12-Motor 13
- Motor drive device 14 - Welding wire 15 - Wire feeder 16 - Wire feed control device 17 - Light source 20 - Optical sensor 21 - Reader
23-Controller 25-JO Ehesod 26--Optical fiber bundle 27-
gap
Claims (1)
ームによりビームスポットを形成して前記被溶接物の突
合せ溶接を行うビーム溶接装置において、 前記突合せ部の隙間の位置および幅の変化を前記隙間を
透過する光によって検出する検出手段と、この検出手段
からの出力信号にもとづいて前記被溶接物の載置台の前
記ビーム源に対する相対位置および相対移動速度を制御
する制御手段とを備えていることを特徴とするビーム溶
接装置。 ２、被溶接物の突合せ部にビーム源から発射されるビー
ムによりビームスポットを形成して前記被溶接物の突合
せ溶接を行うビーム溶接装置において、 前記突合せ部の隙間の位置および幅の変化を前記隙間を
透過する光によって検出する検出手段と、前記突合せ部
の前記ビームスポットが形成される位置に溶接ワイヤを
送給するワイヤ送給手段と、前記検出手段からの出力信
号にもとづいて前記被溶接物の載置台の前記ビーム源に
対する相対位置および相対移動速度を制御するとともに
、前記突合せ部の隙間の幅の変化に応じて異なる送給速
度をもって前記溶接ワイヤが送給されるように前記ワイ
ヤ送給手段を制御する制御手段とを備えていることを特
徴とするビーム溶接装置。[Scope of Claims] 1. A beam welding device that performs butt welding of the workpiece by forming a beam spot on the butt part of the workpiece with a beam emitted from a beam source, comprising: a detection means for detecting a change in position and width using light transmitted through the gap; and a relative position and relative movement speed of the workpiece mounting table with respect to the beam source are controlled based on an output signal from the detection means. A beam welding device comprising a control means. 2. In a beam welding device that performs butt welding of the workpiece by forming a beam spot with a beam emitted from a beam source at the butt part of the workpiece, the change in the position and width of the gap at the butt part is a detection means for detecting light transmitted through a gap; a wire feeding means for feeding a welding wire to a position of the butt portion where the beam spot is formed; The relative position and relative movement speed of the object mounting table with respect to the beam source are controlled, and the wire is fed so that the welding wire is fed at different feeding speeds according to changes in the width of the gap between the abutting portions. A beam welding device comprising a control means for controlling a supply means.
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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