JPH038591A - Ｙａｇレーザ溶接機における突合せ溶接方法及びその装置 - 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ＹＡＧレーザ溶接機における突合せ溶接方法
及びその装置に関する。

（従来の技術） 従来、板金の突合せ溶接を行なう場合には、主としてＴ
ＩＧ溶接か、ＣＯ２ガスアーク溶接等の手段が採用され
ているのが一般的である。

（発明が解決しようとりる課題） ところで、上述した従来の板金の突合せ溶接手段は、ワ
ークの切断による突合せ面の不安定さや曲げ加工による
精度のばらつきから、突合せ部に隙間ができるため溶接
条件の設定が困難となっている。例えば、ＴＩＧ溶接を
用いると、隙間を埋めるために溶加材を使用するか、そ
の条件設定が難かしく、Ｃ○２ガスアークの溶接を用い
ると、薄板に対して条件設定が難かしくなる。

そのため、板金突合せ溶接の場合は隙間を小さくするこ
と、熱歪による変形を防ぐ意味で治具が一部使用されて
いるが多品種少量の市場においてはコストアップとなり
、板金の突合せ溶接を自動化することができないという
問題があった。

また、突合せ部が不安定であるため、修正作業の工程が
必要となり、歩留りが低下するという問題もあった。特
に歩留りの低下は、溶接が板金加工の最終工程に位置す
るため重要な課題となっている。

この発明の目的は、上記問題点を改善するため、突合せ
部のバラツキによる溶接不良や修正工程を要せず広い範
囲で溶接を可能とし、歩留りの向上と工数削減を図った
ＹＡＧレーザ溶接機における突合せ溶接方法及びその装
置を提供することにある。

［発明の構成］ （ｙＩ題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は、溶接ヘッドに
設けた第１のノズルより溶加材を供給すると共にＹＡＧ
し〜ザ出力を伝送する第１の光ファイバよりレーザ光を
照射して前記溶加材をワーク突合せ部に溶着させ、前記
溶接ヘッドに設けた第２のノズルよりガスを供給すると
共にＹＡＧレーザ出力を伝送する第２の光ファイバより
レーザ光を前記溶着部に照射してワーク突合せ部に埋め
て溶接を行ない、次いで、必要に応じて前記溶接ヘッド
に設けたＹＡＧレーザ出力を伝送する第３の光ファイバ
よりレーザ光を前記溶接部に照射して溶接部の品質改善
と整形とを行なうＹＡＧレーザ溶接機における突合せ溶
接方法である。

また上述の如き本発明によるＹＡＧレーザ溶接機にお【
ノる突合せ溶接方法に用いられる溶接装置は、溶接ヘッ
ドの先端より順に配設した溶加材を供給する第１のノズ
ルとＹＡＧレーザ出力を伝送する第１の光ファイバとを
ワーク突合せ面に対し傾斜して設け、前記第１のノズル
と第１の光ファイバに対して逆に傾斜させてガスを供給
する第２のノズルとＹＡＧレーザ出力を伝送する第２の
光フ？イバとを前記溶接ヘッドに設けてＹＡＧレー１１
溶接機にあける突合せ溶接装置を構成した。

さらに、前記突合せ溶接装置における溶接ヘッドに、第
２の光ファイバの近傍にＹＡＧレーザ出力を供給する第
３の光ファイバを溶接部に対し垂直に設けると、さらに
好ましいものとなる。

（作用） この発明のＹＡＧレーザ溶接機における突合せ溶接方法
及びその装置を採用することにより、ワークの突合せ部
に第１のノズルより溶加材を供給し、その溶加材に斜め
方向よりレーザ光を照射するＹＡＧレーザ出力を供給す
る第１の光ファイバにより、突合せ部の片側に溶加材を
溶着する。

突合せ部の片側に溶着した溶着部に対し、第２のノズル
より供給されたガスと共に前記第１の光ファイバの傾斜
と逆傾斜する方向から第２の光ファイバよりレーザ光を
照射して、突合せ部に埋めて溶接を行なう。その後、溶
接部に対して第３の光ファイバよりレーザ光を垂直に照
射して、品質を改善すると共に溶接形状の整形を行なう
。

而して、突合せ溶接部の品質を確保すると共に突合せ部
のバラツキによる溶接不良をなくし、修正工程を要しな
いため工数は減少し生産性の向上が図られる。

（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。

ＹＡＧレーザ溶接機の全体構成については、般公知のも
のであり説明を省略し、本発明に係る溶接ヘッドの構成
について説明する。

第１図乃至第３図を参照するに、溶接ヘッド１の先端側
（第１図において左側）に溶加材（例えば、フイラワイ
ヤ、パウダメタル、ペーストメタル等）を供給する第１
のノズル３が設けられ、第１のノズル３より流路５を経
て吐出ロアに連通しである。前記第１のノズル３に近接
した溶接ヘッド１には図外のレーザ発振器より発掘され
たレーザ光を導く第１の光ファイバ９が設けられ、その
第１の光ファイバ９より流路１１を通りワークＷの突合
せ面１３Ａに所定の角度をもって傾斜した照射口１５が
設けられている。

前記第１の光ファイバ９の後側（第１図において右側）
における溶接ヘッド１にはアシストガスとシールドガス
の働きをするガスを供給する第２のノズル１７が設けら
れ、流路１９より吐出口２１が前述した第１の光ファイ
バ９の照射口１５に対向した向きに傾斜して設けである
。また、前記第２のノズル１７の近傍の溶接ヘッド１に
は第２の光ファイバ２３が設けられ流路２５より、前記
第２のノズル１７と同一方向にワークＷの突合せ溶接面
１３［３に対して所定の角度をもって傾斜して照射口２
７が設けである。更に、前記第２の光ファイバ２３の後
方の溶接ヘッド１には第３の光ファイバ２９が設けられ
、流路３１よりワークＷの溶接面に対し垂直に照射口３
３が設けられている。前記溶接ヘッド１より第２図およ
び第３図に示（ごとく、シールドカバー３５が溶接ヘッ
ド１の前面側を除く３方向に垂設されている。

前記構成において、溶接方法として第４図も併せて参照
するに、ワークＷに突合せ溶接を行なう溶接線Ｘ−ｘに
対して、溶接ヘッド１は第１図に矢印で示すごとく右か
ら左へ向けて前進しながら溶接作業が行なわれる。すな
わち、溶接ヘッド１に設けた第１のノズル３より供給さ
れた溶加材は、図外のＹＡＧレーザ出力を伝送する第１
の光ファイバ９によって、ワークＷの突合せ溶接面１３
Ａ側に溶接する。（第４図Ａ参照） 溶接した溶加材は、分光特性を利用して図外のＹＡＧレ
ーザから出力伝送される第２の光ファイバ２３にて溶融
される。溶融した溶加材は溶融されながら第２のノズル
１７の吐出口２１より噴出したガスによって、第４図（
Ｂ）に示すごとくワークＷの突合せ溶接面１３Ｂ側に押
し出され、突合せ面の隙間を埋めながら溶接が行なわれ
る。なお、前記第２のノズル１７より噴出するガスは、
溶接ヘッド１に垂設されたシールドカバー３５で囲まれ
、突合せ溶接部の溶接を良好な条件にする雰囲気を作る
。つまり、アシストガスとシールドガスの働きをする。

前記第２の光ファイバ２３で成形された溶接部は、更に
第４図（Ｃ）に示すごとく第３の光ファイバ２９より溶
接部に対し垂直にレーザ光は照射され、溶接部の品質改
善と良好な溶接形状に整形される。

上述したごとく、溶接ヘッド１を第１図の図中に示す矢
印Ｘ方向へ移動させて溶着から溶融溶接、品質管理整形
という作業が１バスで行なうことができる。また、比較
的広い開口を持つ突合せ溶接であっても、かつ突合せ部
のバラツキがあっても、溶接不良や修正工程を要せず完
全な溶接が得られるため、工数削減による生産性の向上
と共に歩留りの向上を図ることができる。

本発明の熱源として、ＹＡＧレーザを用いたのは、分光
系を用いることで出力の分岐が良く、光ファイバによる
出力伝送によってフレキシビリティに富む動きができる
。加えて、ＣＯ２レーザ光に比べて金属の吸収率が数倍
良いため低出力で良く、溶接ヘッド１がコンパクトにま
とまり多関節ロボットへの装着が可能となるからである
。

また、本実施例のごとく、溶加材を溶射し、ろう付は的
概念で使用することにより、ＴＩＧ溶接のフイラワイヤ
供給に比べて溶加材の位置決め精度が寛容となり、高精
度高価なセンサの必要がなくなる。加えて、溶加材の溶
着、溶融という形で溶接部を成形するため、板金への入
熱が低く熱歪が少ないので、拘束治具を用いる必要がな
い。前記溶加材はあらかじめ加熱するか、レーザ光を吸
収し易くするよう、溶加材に吸収コーティングを施ずこ
とにより、溶接速度を早くすることが可能となる。

なお、この発明は前述した実施例に限定されることなく
、適宜の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。例えば、第３の光ファイバ２９は第
２の光ファイバ２３と第２のノズル１７とで良好な溶接
品質と形状が得られた場合は必要としないし、ＹＡＧレ
ーザ出力の分岐は、出力不足につながるので、第３の光
ファイバ２９をＴＩＧ溶接ヘッドに変えることも可能で
ある。更に、大きな隙間をもつ突合せ溶接に対して、第
１のノズル３と第１の光ファイバ９を数段同一方向か逆
方向に備えた構成とすることも可能である。

［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、ワーク突合せ部に溶加材を第１のノズル
より供給すると共に第１の光ファイバよりレーザ光を照
射して溶加材を溶着する。

次に第２のノズルよりガスを供給すると共に第２の光フ
ァイバよりレーザ光を照射し、前記溶着した突合せ部を
埋めて完全に溶接した後、必要に応じて第３の光ファイ
バよりレーザ光を溶接部に照射して溶接部の品質改善と
整形を行なう。

而して、突合せ部のバラツキによる溶接不良や修正工程
を必要とぜず、広い許容範囲で溶接可能となり、歩留り
の向上と工数削減により生産性の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はこの発明の主要部を示し、第１図は
溶接ヘッドの全体斜視図、第２図は第１図における■矢
視部の正面図、第３図は第２図における側面図、第４図
（Ａ＞、（Ｂ）、（Ｃ）は溶接順序を示す説明図である
。 １・・・溶接ヘッド　３・・・第１のノズル９・・・第
１の光ファイバ １３Ａ、１３Ｂ・・・突合せ溶接面 １７・・・第２のノズル ２３・・・第２の光ファイバ ２つ・・・第３の光ファイバ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶接ヘッドに設けた第１のノズルより溶加材を供
   給すると共にＹＡＧレーザ出力を伝送する第１の光ファ
   イバよりレーザ光を照射して前記溶加材をワーク突合せ
   部に溶着させ、前記溶接ヘッドに設けた第２のノズルよ
   りガスを供給すると共にＹＡＧレーザ出力を伝送する第
   ２の光ファイバよりレーザ光を前記溶着部に照射してワ
   ーク突合せ部に埋めて溶接を行ない、次いで、必要に応
   じて前記溶接ヘッドに設けたＹＡＧレーザ出力を伝送す
   る第３の光ファイバよりレーザ光を前記溶接部に照射し
   て溶接部の品質改善と整形とを行なうことを特徴とする
   ＹＡＧレーザ溶接機における突合せ溶接方法。
2. （２）溶接ヘッドの先端より順に配設した溶加材を供給
   する第１のノズルとＹＡＧレーザ出力を伝送する第１の
   光ファイバとをワーク突合せ面に対し傾斜して設け、前
   記第１のノズルと第１の光ファイバに対して逆に傾斜さ
   せてガスを供給する第２のノズルとＹＡＧレーザ出力を
   伝送する第２の光ファイバとを前記溶接ヘッドに設けて
   なることを特徴とするＹＡＧレーザ溶接機における突合
   せ溶接装置。
3. （３）前記請求項２において、さらに第２の光ファイバ
   の近傍にＹＡＧレーザ出力を供給する第３の光ファイバ
   を溶接部に対し垂直に前記溶接ヘッドに設けてなること
   を特徴とするＹＡＧレーザ溶接機における突合せ溶接装
   置。