JPS6333187A - レ−ザ溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、レーザ溶接装置に係り、特にフイラを供給
しながら溶接をおこなうレーザ溶接装置に関する。

（従来の技術） レーザ光を利用して突き合わせ溶接をおこなう場合、そ
の突き合わせ面が、シェアなどにより切断された切断面
のままであると、その突き合わせ面が完全に密着せず間
隙を生ずる。そのため、これをそのままレーザ溶接する
と、溶接部にアンダーカットや未溶接部などの不所望な
部分ができる。

したがって、このようなレーザ溶接については、フイラ
ワイヤを供給しながら溶接をおこなう必要がある。

ところで、従来のフイラワイヤを供給しながら溶接をお
こなうレーザ溶接装置は、突き合わせ面に集光したレー
ザ光を投射するレーザ照射部に対して、それとは独立に
レーザ溶接用ノズルの近くにフイラワイヤ供給ノズルを
配置し、この供給ノズルを介してフイラワイヤを供給す
る構造になっている。

かかる構造では、フイラワイヤの供給方向は常に一定で
ある。そのため、突き合せ面が一直線をなす被溶接部材
に対しては、所要の溶接をおこなうことができるが、曲
線、折れ線あるいはそれらの却合わせなど、−直線以外
の突き合わせ面の溶接には、適用できないという問題点
がある。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように従来のフイラワイヤを供給しながら溶接を
おこなうレーザ溶接装置は、フイラワイヤの供給方向が
一定であるため、−直線の突き合わせ面以外の場合には
、適用できないという問題点がある。

この発明は、かかる問題点を解決するためしこなされた
ものであり、突き合わせ面が一直線の場合は勿論、それ
以外の複雑形状をなす場合でも、容易にフイラを供給し
ながら所要の溶接をおこなうことができるレーザ溶接装
置を構成することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 第１の発明については、フイラを供給しながら溶接をお
こなうレーザ溶接装置において、被溶接部材に投射する
レーザ光を集光する光学系を有するレーザ照射部を、上
記光学系の光軸を中心にして回転駆動されるように構成
して、その回転部分にフイラ供給機を取付け、演算制御
部により、プログラムに基づいてレーザ照射部に対する
被溶接部材の相対的移動を制御するとともに、このプロ
グラムのデータを演算処理して、フイラを溶接ビードの
前方から供給するようにレーザ照射部の回転を制御する
ように構成した。

また、第２の発明は、さらにレーザ照射部の回転部分に
レーザ光投射位置近傍を撮像する撮像装置を取付け、そ
の画像情報を画像情報処理部で処理して、突き合わせ面
に対するレーザ光投射位置のずれ量およびフイラ供給量
を算出し、演算制御部において、このずれ量によりプロ
グラムのデータを補正して、レーザ照射部に対する被溶
接部材の相対的移動およびレーザ照射部の回転を制御す
るとともに、上記フイラ供給量によりフイラ供給機から
のフイラ供給を制御するように構成した。

（作　用） 上記のようにレーザ照射部を光学系の光軸を中心にして
回転駆動されるように構成して、その回転部分にフイラ
供給機を取付け、レーザ照射部に対する被溶接部材の相
対的移動を制御するプログラムの基づいて、レーザ照射
部の回転を制御するようにすると、常にフイラを溶接ビ
ードの前方から供給することができ、突き合せや面が複
雑な形状をなす場合でも、フイラを供給しながら所要の
溶接をおこなうことができる。

また、さらにレーザ照射部の回転部分に撮像装置を取付
けて、レーザ光投射位置近傍を撮像するようにすると、
その画像情報からレーザ光投射位置のずれ量およびフィ
ラ供給量を容易算出することができ、そのずれ量でプロ
グラムを補正することにより、レーザ照射部に対する被
溶接部材の相対的移動およびレーザ照射部の回転をより
正確に。

また、フィラ供給量によりフィラ供給機からのフィラ供
給を適正化することができる。

（実施例） 以下１図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明
する。

第１図にこの発明の一実施例であるレーザ溶接装置を示
す。このレーザ溶接装置は、レーザ光を集光して被溶接
部材に投射するレーザ照射部■と、被溶接部材を搭載し
てこれを上記レーザ照射部■に対して相対的に移動させ
るテーブル■からなる移動部と、上記レーザ照射部のに
取付けられたフィラ供給機■とを有する。

上記テーブル■は、上面に被溶接部材（Ｗ）を位置決め
して支持し、これをモータ（５ａ）、　（５ｂ）備える
駆動装置により、ＸＹ力方向任意に移動するように構成
されている。

レーザ照射部ωは、上記テーブル■上に設置され、図示
しないレーザ発振器から放出されたレーザ光（Ｌ）を集
光するレンズ、ミラーなどからなる光学系、この光学系
を内側に支持するホルダー■、このホルダー〇の下端に
同軸かつ一体に取付けられたトーチ■などを有し、上記
光学系で集光したレーザ光をトーチ■先端部に取付けら
れた溶接用ノズル０）を介して、上記被溶接部材（Ｗ）
に投射するようになっている。しかして、とのレーザ照
射部は、上記ホルダー〇が固定フランジ部（１０）によ
り回転自在に支持され、このホルダー〇の外側に設置さ
れた減速機付きモータ（１１）からなる駆動装置の駆動
により、上記光学系の光軸（１２）を中心にしてトーチ
（ハ）と一体に回転し、その回転角をモータ（１１）に
取付けられたエンコーダ（１３）で検出するようになっ
ている。

フィラ供給機■は、上記ホルダー〇に固定された支持体
（１５）を介してその外側に設置され、上記ホルダー■
の回転にともなって光学系（１２）を中心にして回動す
るようになっている。このフィラ供給機■は、フィラワ
イヤを保持し、かつ、これを繰出す繰出し機構が設けら
れた本体（１６）と、この本体（１６）から上記溶接ノ
ズル■の下端近くまで延出したフィラワイヤ供給ノズル
（１７）とを有し、その先端部は、上記本体く１６）に
固定された支柱（１８）により支持されている６フイラ
ワイヤ（Ｆ）は、上記繰出し機構により本体（１６）か
ら繰出され、ノズル（１７）を通って被溶接部材（Ｗ）
に対するレーザ光投射位置に供給される。

また、上記支柱（１８）には、上記レーザ光投射位置に
アシストガスを供給するノズル（１９）が取付けられて
いる。

しかして、このレーザ溶接装置の各部の動作は、上記テ
ーブル■の駆動−を制御するプログラムに基づいて、演
算制御から送出される信号により制御されるようになっ
ている。

すなわち、テーブル■は、上記プログラムに基づいてテ
ーブル駆動制御部（２１）から送出される信号により、
搭載された被溶接部材（Ｗ）の突き合わせ面が常にレー
ザ照射部■の直下になるように駆動される。

同時に、このプログラムのデータ、すなわちテーブル■
の移動方向、移動速度、円弧直線の補間情報などが上記
テーブル駆動制御部（２１）から演算処理部（２２）に
送出される。そして、この演算処理部（２２）で、レー
ザ照射部■を回転させるための情報、すなわちホルダー
■の回転方向、回転角、回転速度などに変換される。レ
ーザ照射部のは、この変換された情報に基づいてホルダ
ー駆動制御部（２３）から送出される信号により、フィ
ラ供給機■から繰出されるフィラワイヤ（Ｆ）が常に溶
接ビード（Ｂ）の前方から供給されるようにホルダー■
を回転させる。なお、このホルダー■の回転は、モータ
（１１）に取付けられたエンコーダ（１３）により検出
され、その検出信号がホルダー駆動制御部（２３）を介
して演算処理部（２２）に送出され、ホルダー回転のフ
ィードバック信号として用いられる６このホルダー■の
回転にともなって、上記のようにフィラ供給機■は、光
学系の光軸（１２）を中心にして回動するが、同時に、
支柱（１８）を介してホルダー■に取付けられたアシス
トガスを供給するノズル（１９）もまた、光学系の光軸
（１２）を中心にして回動する。

また、上記演算処理部（２２）は、上記テーブル駆動制
御部（２１）から送出されるプログラムのデータに基づ
いて、フィラ供給機■のフィラワイヤ（Ｆ）の供給・停
止、およびレーザ光の投射・停止を制御する。

したがって、このレーザ溶接装置によれば、被溶接部材
（Ｗ）をテーブル■上に位置決めして搭載し、プログラ
ムによりテーブル■を駆動して上記被溶接部材（Ｗ）を
レーザ照射部■に対して相対的に移動させ、上記プログ
ラムから得られる溶接開始信号に基づいて、レーザ光を
投射するとともに、フィラ供給機■からフィラヮイヤ（
Ｆ）を供給することにより、自動的にフィラヮイヤを供
給しなからレーザ溶接をおこなうことができる。しがも
、このレーザ溶接装置は、レーザ照射部■に対して被溶
接部材（Ｗ）を相対的に移動させるプログラムのデータ
をホルダー■の回転情報に変換し、被溶接部材（Ｗ）の
相対的移動とともにホルダー〇を回転して、常にフィラ
ワイヤ（Ｆ）が溶接ビード（Ｂ）の前方から供給される
ようにしたので、突き合わせ面が一直線の場合ばかりで
なく、曲線、折れ線あるいはそれらの組合わせからなる
複雑な形状の場合でも、所要の溶接をおこなうことがで
きる。

°さらに、このレーザ溶接装置は、アシストガスを供給
するノズル（１９）をホルダー〇の回転とともに回動さ
せ、レーザ光投射位置に常に一定方向からアシストガス
を吹き付けるようにしたので、レーザ溶接時に発生する
プラズマを抑制し、・かつ溶接部に対するシールド効果
を有効におこなうことができる。

つぎに、他の実施例について述べる。

第２図に示すレーザ溶接装置は、特にフィラ供給機０の
本体（１６）に固定されてフィラヮイヤ供給ノズル（１
７）の先端部を支持する支柱（１８）に、レーザ光照射
位置近傍を撮像するＣＯＤやテレビカメラなどからなる
撮像装置（２５）を取付け、その画像情報を画像情報処
理部（２６）で処理するようにしたものである。このレ
ーザ溶接装置のその他の構成は、前記実施例と同じであ
るので、同一部分に同一番号を付してその説明を省略す
る。

上記画像情報処理部（２６）は、撮像装置Ｉ（２５）か
ら送出される画像情報から、パターンマツチングなど、
通常の画像情報処理手段で、突き合わせ面およびレーザ
光投射位置を割り出して、突き合わせ面に対するレーザ
光投射位置のずれ量および突き合わせ面の間隙量（幅）
を求め、さらにその間隙量からフィラ供給量を算出して
、これらずれ量およびフィラ供給量を演算処理部（２２
）に送出する。

演算処理部（２２）は、テーブル駆動制御部から送出さ
れるプログラムのデータを上記レーザ投射位置のずれ量
で補正し、その補正したプログラムのデータで、テーブ
ル■の駆動を制御して、レーザ照射部■に対して被溶接
部材（Ｗ）の相対的に移動させるとともに、ホルダー〇
の回転を制御する。

また、上記フィラ供給量に基づいて、フィラ供給機■か
ら繰出されるフィラワイヤ（Ｆ）の供給量を制御する。

このようにレーザ溶接装置を構成すると、レーザ光を正
確に突き合わせ面上に投射でき、同時に、間隙量に応じ
た適正なフィラ量を供給することができるので、前記実
施例よりも、さらに良好な溶接を安定におこなうことが
できる。

また、第３図に示すレーザ溶接装置は、前記各実施例と
同一構造のレーザ照射部■を多関節ロボット（２８）の
アーム（２９）の先端部に取付け、ロボット（２８）を
駆動するプログラムによりレーザ照射部■を移動させる
とともに１図示しない装置により被溶接部材（Ｗ）を動
かすことにより、被溶接部材（Ｗ）とレーザ照射部■と
を相対的に移動させるようにしたものである。

このようにレーザ溶接装置を構成すると、レーザ照射部
■に対して被溶接部材（Ｗ）を相対的に移動させるため
のプログラムをロボット（２８）の駆動プログラムと被
溶接部材移動プログラムとに分割することができ、その
作成が容易になる。また、被溶接部材（Ｗ）に対しては
、一定方向に動かすだけでよいので、その移動部の構成
が簡単になり、特に大形部材などの溶接を容易におこな
うことができる。

〔発明の効果〕

被溶接部材にレーザ光を投射するためのレーザ照射部を
、レーザ光を集光する光学系の光軸を中心にして回転駆
動されるように構成して、その回転部分にフイラ供給機
を取付け、上記レーザ照射部に対して被溶接部材を相対
的に移動させるためのプログラムに基づいて、被溶接部
材を相対的に移動させるとともに、フイラを常に溶接ビ
ードの前方から供給するようにレーザ照射部の回転を制
御するように構成したので、突き合わせ面が一直線の場
合は勿論、曲線、折れ線あるいはその組合わせなど、複
雑な形状の場合でも、フイラを供給しながら所要の溶接
をおこなうことができる。

また、特に、レーザ光投射位置近傍を撮像する撮像装置
を設けると、その画像情報から、突き合わせ面に対する
レーザ光投射位置のずれ量および必要なフィラ量を算出
することができ、そのずれ量によりレーザ照射部に対す
る被溶接部材の相対的移動およびレーザ照射部の回転を
補正するとともに、フィラ量によりフイラ供給機のフイ
ラ供給を制御することにより、一段と良好な溶接を安定
におこなうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例であるレーザ溶接装置の構
成を示す斜視図、第２図は他の実施例の要部を示す正面
図、第３図は異なる他の実施例の斜視図である。 ■・・・レーザ照射部　　　　　■・・・テーブル■・
・・フイラ供給機　　　　　（５ａ）　、　（５ｂ）・
・・モータ■・・・ホルダー　　　　　　　〇・・・ト
ーチ■・・・溶接ノズル　　　　　　（１１）・・・減
速機付きモータ（１２）・・・光学系の光軸　　　　（
１３）・・・エンコーダ（１６）・・・本体 （１７）・・・フイラヮイヤ供給ノズル（１９）・・・
ノズル（アシストガス用）（２５）・・・撮像装置　　
　　　　（２８）・・・ロボット（Ｂ）・・・溶接ビー
ド　　　　　（Ｆ）・・・フイラワイヤ（Ｌ）・・・レ
ーザ光　　　　　　（Ｗ）・・・被溶接部材代理人　弁
理士　　井　上　−男 ？！ 第１図 １　しで才、す、を都　　　　Ｂ溶油ビービ２　？−ア
ル　　　　　　　　　ト　フィラフイＸ３７１ラチ紺不
へ’　　　　　　ｗｊ及漆掻部ゲ７　ホルタ“− ７ｚ党ｌ季系の七軸

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被溶接部材に投射するレーザ光を集光する光学系
   を有し、駆動装置により上記光学系の光軸を中心にして
   回転駆動されるレーザ照射部と、このレーザ照射部に対
   して上記被溶接部材を相対的に移動させる移動部と、上
   記レーザ照射部の回転部分に取付けられ、上記被溶接部
   材に対するレーザ光投射位置にフイラを供給するフイラ
   供給機と、プログラムに基づいて上記移動部を制御する
   とともに、上記プログラムのデータを演算処理して上記
   フイラを溶接ビードの前方から供給するように上記レー
   ザ照射部の回転を制御する演算制御部とを具備すること
   を特徴とするレーザ溶接装置。
2. （２）レーザ照射部はその回転部分に取付けられてレー
   ザ光投射位置にアシストガスを供給するノズルを有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ溶
   接装置。
3. （３）演算制御部は移動部を制御するプログラムに基づ
   いてフイラの供給・停止およびレーザ光の投射・停止を
   制御する手段を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のレーザ溶接装置。
4. （４）被溶接部材に投射するレーザ光を集光する光学系
   を有し、駆動部により上記光学系の光軸を中心にして回
   転駆動されるレーザ照射部と、このレーザ照射部に対し
   て上記被溶接部材を相対的に移動させる移動部と、上記
   レーザ照射部の回転部分に取付けられ、上記被溶接部材
   に対するレーザ光投射位置にフイラを供給するフイラ供
   給機と、上記レーザ照射部の回転部分に取付けられ、上
   記被溶接部材に対するレーザ光投射位置近傍を撮像する
   撮像装置と、この撮像装置から得られる画像情報を処理
   して上記被溶接部材の突き合わせ面に対するレーザ光投
   射位置のずれ量およびフイラ供給量を算出する画像情報
   処理部と、上記移動部を制御するプログラムのデータを
   上記レーザ光投射位置のずれ量で補正して上記レーザ光
   照射部に対する上記被溶接部材の相対的移動を制御する
   とともに、その補正されたプログラムデータを演算処理
   して上記フイラを溶接ビードの前方から供給するように
   上記レーザ照射部の回転を制御し、かつ上記フイラ供給
   量に基づいて上記フイラ供給機のフイラ供給を制御する
   演算制御部とを具備することを特徴とするレーザ溶接装
   置。