JPH0433555B2 - - Google Patents
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- JPH0433555B2 JPH0433555B2 JP59204146A JP20414684A JPH0433555B2 JP H0433555 B2 JPH0433555 B2 JP H0433555B2 JP 59204146 A JP59204146 A JP 59204146A JP 20414684 A JP20414684 A JP 20414684A JP H0433555 B2 JPH0433555 B2 JP H0433555B2
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- Japan
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- welding
- butt
- center line
- laser
- laser beam
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- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 39
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/24—Seam welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/10—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece using a fixed support, i.e. involving moving the laser beam
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、レーザービームを用いて金属ストリ
ツプを突合せ溶接する方法に関するものである。
ツプを突合せ溶接する方法に関するものである。
（従来の技術）
一般にレーザービームにより金属ストリツプの
端面を突合せ溶接する場合、ストリツプを剪断
后、剪断端を突合せて、ギヤツプ零で突合せ溶接
する場合と、剪断端間に若干のギヤツプを設け、
このギヤツプにフイラーワイヤーを供給しながら
溶接する場合とがある。いずれの場合も、レーザ
ービーム径は0.2〜0.8mm、ギヤツプは０〜0.7mm位
であるのが普通である。良好な溶接強度を得るた
めには、ビーム中心線と突合せ中心線又はギヤツ
プ中心線との位置づれを0.1〜0.3mm以内の精度に
保つ必要がある。
端面を突合せ溶接する場合、ストリツプを剪断
后、剪断端を突合せて、ギヤツプ零で突合せ溶接
する場合と、剪断端間に若干のギヤツプを設け、
このギヤツプにフイラーワイヤーを供給しながら
溶接する場合とがある。いずれの場合も、レーザ
ービーム径は0.2〜0.8mm、ギヤツプは０〜0.7mm位
であるのが普通である。良好な溶接強度を得るた
めには、ビーム中心線と突合せ中心線又はギヤツ
プ中心線との位置づれを0.1〜0.3mm以内の精度に
保つ必要がある。
（発明が解決しようとする問題点）
レーザービーム溶接は、レーザー光を光伝送
し、レンズ等で集光させて溶接するものであり、
光伝送、光路変更のために金属鏡、集光鏡または
レンズを使用しており、この光学系の経年変化、
可動部の摩耗などによる極く微小の変化によつて
焦点位置では0.1〜0.2mmの変化が生じ、この結果
溶接強度が低下するという問題があつた。
し、レンズ等で集光させて溶接するものであり、
光伝送、光路変更のために金属鏡、集光鏡または
レンズを使用しており、この光学系の経年変化、
可動部の摩耗などによる極く微小の変化によつて
焦点位置では0.1〜0.2mmの変化が生じ、この結果
溶接強度が低下するという問題があつた。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、上述した問題を解決してレーザービ
ーム溶接による突合せ溶接強度を高めることを目
的とし、レーザービームの実際の焦点位置を知る
ことにより常に溶接中心線にレーザービーム中心
線が合致するように制御しようとするもので、こ
れがため、本発明によればレーザビームにより金
属ストリツプの突合せ溶接を行うに際し、レーザ
ートーチを突合せ中心線に沿つて移動して突合せ
中心線上でオフラインに設置した基準板にレーザ
ービームにより基準溝を形成し、この基準溝の中
心線と前記ストリツプの突合せ中心線との位置ず
れが零となるようにレーザトーチのライン方向位
置を制御しながら金属ストリツプ端を突合せ溶接
することを特徴とする。
ーム溶接による突合せ溶接強度を高めることを目
的とし、レーザービームの実際の焦点位置を知る
ことにより常に溶接中心線にレーザービーム中心
線が合致するように制御しようとするもので、こ
れがため、本発明によればレーザビームにより金
属ストリツプの突合せ溶接を行うに際し、レーザ
ートーチを突合せ中心線に沿つて移動して突合せ
中心線上でオフラインに設置した基準板にレーザ
ービームにより基準溝を形成し、この基準溝の中
心線と前記ストリツプの突合せ中心線との位置ず
れが零となるようにレーザトーチのライン方向位
置を制御しながら金属ストリツプ端を突合せ溶接
することを特徴とする。
（実施例）
第１〜３図は本発明を実施するに用いた装置を
示し、第１図は突合せ溶接すべき金属ストリツプ
の板端を剪断してその端面を突合せるための装置
を示し、図中、１および２は先行および後行金属
ストリツプ、３および４は溶接用クランプ、５お
よび６はシヤー上刃および下刃を示し、金属スト
リツプの突合せ溶接に際し、金属ストリツプ１，
２を溶接用クランプ３，４でそれぞれクランプ
し、シヤー上下刃５，６によつて金属ストリツプ
１，２の板端を剪断し、剪断端、溶接用クランプ
３，４のいずれか一方を移動して剪断端の端面１
ａ，２ａを第２図に示す突合せ位置に溶接クラン
プ３，４によつて位置させるよう構成されてい
る。
示し、第１図は突合せ溶接すべき金属ストリツプ
の板端を剪断してその端面を突合せるための装置
を示し、図中、１および２は先行および後行金属
ストリツプ、３および４は溶接用クランプ、５お
よび６はシヤー上刃および下刃を示し、金属スト
リツプの突合せ溶接に際し、金属ストリツプ１，
２を溶接用クランプ３，４でそれぞれクランプ
し、シヤー上下刃５，６によつて金属ストリツプ
１，２の板端を剪断し、剪断端、溶接用クランプ
３，４のいずれか一方を移動して剪断端の端面１
ａ，２ａを第２図に示す突合せ位置に溶接クラン
プ３，４によつて位置させるよう構成されてい
る。
第２および３図は、レーザービーム溶接機を示
し、７はレーザートーチ、８はそのレーザー集光
レンズヘツダー、９はレーザー光反射ミラーで、
これらは一体に結合してスライダー１０上に取付
けられ、スライダー１０は第３図に示すように金
属ストリツプ１，２の幅方向に延びるレーザート
ーチ走行フレーム１１上に摺動自在に取付けられ
ており、スライダー１０と螺合して走行フレーム
１１に沿つて延長して設けたレーザートーチ走行
駆動ねじ１２をレーザートーチ走行駆動モータ１
３によつて正逆回転することによつてレーザート
ーチ７を金属ストリツプ１，２の突合せ中心線Ａ
に沿つて移動し得るよう構成されている。また、
１４はレーザー集光レンズヘツダー８を上下動さ
せるためのヘツダー昇降モータ、１５はヘツダー
８を突合せ中心線Ａと直角に交差する方向に移動
するためのクロス方向ヘツダー駆動モータを示
す。
し、７はレーザートーチ、８はそのレーザー集光
レンズヘツダー、９はレーザー光反射ミラーで、
これらは一体に結合してスライダー１０上に取付
けられ、スライダー１０は第３図に示すように金
属ストリツプ１，２の幅方向に延びるレーザート
ーチ走行フレーム１１上に摺動自在に取付けられ
ており、スライダー１０と螺合して走行フレーム
１１に沿つて延長して設けたレーザートーチ走行
駆動ねじ１２をレーザートーチ走行駆動モータ１
３によつて正逆回転することによつてレーザート
ーチ７を金属ストリツプ１，２の突合せ中心線Ａ
に沿つて移動し得るよう構成されている。また、
１４はレーザー集光レンズヘツダー８を上下動さ
せるためのヘツダー昇降モータ、１５はヘツダー
８を突合せ中心線Ａと直角に交差する方向に移動
するためのクロス方向ヘツダー駆動モータを示
す。
また、スライダー１０上にはビード位置検出器
１６が取付けられてレーザートーチ７の直後を走
行して溶接中心線Ｂを検出してその位置を測定す
るよう構成されており、このビード位置検出器１
６の検出信号を演算器１７に入力し、この演算器
１７に記憶されている剪断突合せ位置からの突合
せ中心線Ａと溶接中心線Ｂとを演算器で演算して
その差によりクロス方向ヘツダー駆動モータ１５
を駆動して常に溶接線中心Ｂ、すなわちレーザー
ビームの中心位置が突合せ中心線Ａと一致するよ
うサーボ制御によりレーザートーチ７の位置を調
整するよう構成されている。
１６が取付けられてレーザートーチ７の直後を走
行して溶接中心線Ｂを検出してその位置を測定す
るよう構成されており、このビード位置検出器１
６の検出信号を演算器１７に入力し、この演算器
１７に記憶されている剪断突合せ位置からの突合
せ中心線Ａと溶接中心線Ｂとを演算器で演算して
その差によりクロス方向ヘツダー駆動モータ１５
を駆動して常に溶接線中心Ｂ、すなわちレーザー
ビームの中心位置が突合せ中心線Ａと一致するよ
うサーボ制御によりレーザートーチ７の位置を調
整するよう構成されている。
ビード位置検出器１６としては、例えば、磁気
検出素子を溶接ビード位置の両側に倣わせて溶接
中心線Ｂを検出するよう構成することができる。
検出素子を溶接ビード位置の両側に倣わせて溶接
中心線Ｂを検出するよう構成することができる。
１８は突合せ中心線Ａの延長上でオフラインに
設置された基準板で、１９はそのホルダーを示
す。
設置された基準板で、１９はそのホルダーを示
す。
上述の装置により先行金属ストリツプ１の後端
に後行金属ストリツプ２の前端をレーザービーム
溶接するに際しては、溶接クランプ３，４によつ
て先行および後行ストリツプ１および２の後端部
および前端部をそれぞれクランプした後、シヤー
上下刃５，６で剪断し（第１図参照）、次に、溶
接クランプ３，４のいずれか一方を移動して両剪
断端の端面１ａ，２ａを突合せた後、この突合せ
中心線Ａに沿つてレーザートーチ７を走行させ、
レーザービームを突合せ部に照射し、ガスシール
溶接する。突合せ中心線Ａとレーザートーチ７と
は一定の機械的関係を保ちながら、即ち、レーザ
ートーチ７はフレーム１１に倣いながら溶接して
ゆく。
に後行金属ストリツプ２の前端をレーザービーム
溶接するに際しては、溶接クランプ３，４によつ
て先行および後行ストリツプ１および２の後端部
および前端部をそれぞれクランプした後、シヤー
上下刃５，６で剪断し（第１図参照）、次に、溶
接クランプ３，４のいずれか一方を移動して両剪
断端の端面１ａ，２ａを突合せた後、この突合せ
中心線Ａに沿つてレーザートーチ７を走行させ、
レーザービームを突合せ部に照射し、ガスシール
溶接する。突合せ中心線Ａとレーザートーチ７と
は一定の機械的関係を保ちながら、即ち、レーザ
ートーチ７はフレーム１１に倣いながら溶接して
ゆく。
ところが、レーザービームが光学系の種々のミ
ラー、レンズを通じて伝送されてゆく間、長時間
の間には（例えば温度等で）微少の角度変化があ
つたりする。したがつて、ビーム中心が本来の位
置から若干ずれることがある。
ラー、レンズを通じて伝送されてゆく間、長時間
の間には（例えば温度等で）微少の角度変化があ
つたりする。したがつて、ビーム中心が本来の位
置から若干ずれることがある。
溶接終了后、ビームは遮断され、待機位置に戻
つてくる。この時、レーザー出力をごく小さくし
て0.2〜0.7kW程度の出力でビームをオフライン
の基準板１８に長さ５mm以上連続的に照射させ
る。レーザートーチ７は溶接時と同じ走行フレー
ム上にあるため、ビームは溶接時と同一線上位置
に照射される。この照射跡は、第４図にＣで示す
ように幅0.02〜0.05mmの深溝として形成される。
この溝Ｃをさらにビード位置検出器１６により走
査し、溝Ｃの中心線したがつて溶接ビードの中心
線Ｂを検出、位置測定してゆく。この溶接中心線
Ｂの位置信号を演算器１７に入力し、この演算器
１７に記憶されている剪断突合せ装置による突合
せ中心線Ａの位置とを比較し、その差をヘツダー
駆動モーター１５に伝え、常にビームの位置が突
合せ中心線Ａ上にあるようにサーボ制御によりト
ーチ位置を調整する。
つてくる。この時、レーザー出力をごく小さくし
て0.2〜0.7kW程度の出力でビームをオフライン
の基準板１８に長さ５mm以上連続的に照射させ
る。レーザートーチ７は溶接時と同じ走行フレー
ム上にあるため、ビームは溶接時と同一線上位置
に照射される。この照射跡は、第４図にＣで示す
ように幅0.02〜0.05mmの深溝として形成される。
この溝Ｃをさらにビード位置検出器１６により走
査し、溝Ｃの中心線したがつて溶接ビードの中心
線Ｂを検出、位置測定してゆく。この溶接中心線
Ｂの位置信号を演算器１７に入力し、この演算器
１７に記憶されている剪断突合せ装置による突合
せ中心線Ａの位置とを比較し、その差をヘツダー
駆動モーター１５に伝え、常にビームの位置が突
合せ中心線Ａ上にあるようにサーボ制御によりト
ーチ位置を調整する。
これにより、レーザービーム位置は実際の溶接
時、常に被溶接材の突合せ位置、又は被溶接材の
ギヤツプ中心線上に位置し、これにより常に十分
な溶接強度を得ることができる。
時、常に被溶接材の突合せ位置、又は被溶接材の
ギヤツプ中心線上に位置し、これにより常に十分
な溶接強度を得ることができる。
第７図は、従来方法による突合せ中心線Ａと、
溶接中心線Ｂとの間に位置ずれがある場合と、本
発明により突合せ中心線Ａに対してビーム中心を
ある範囲内に制御した場合における溶接強度を比
較して示す。
溶接中心線Ｂとの間に位置ずれがある場合と、本
発明により突合せ中心線Ａに対してビーム中心を
ある範囲内に制御した場合における溶接強度を比
較して示す。
第７図に示すように、従来方法によれば突合せ
中心線Ａとビーム中心のズレεは0.2〜0.3mm発生
し、この時溶接部の繰り返し曲げ回数は著しく小
さく溶接強度は小さいが、本発明により突合せ中
心線とビーム中心との差εを0.15mm以内に制御し
た時は、繰り返し曲げ回数は19回以上となり、安
定した溶接強度を維持できる。
中心線Ａとビーム中心のズレεは0.2〜0.3mm発生
し、この時溶接部の繰り返し曲げ回数は著しく小
さく溶接強度は小さいが、本発明により突合せ中
心線とビーム中心との差εを0.15mm以内に制御し
た時は、繰り返し曲げ回数は19回以上となり、安
定した溶接強度を維持できる。
（発明の効果）
本発明によれば、レーザービームによる突合せ
溶接に際しての突合せ中心線からのビーム中心、
すなわち溶接中心線の位置ずれを殆んどなくすこ
とができ、これにより安定した溶接強度を維持す
ることができるという効果が得られる。
溶接に際しての突合せ中心線からのビーム中心、
すなわち溶接中心線の位置ずれを殆んどなくすこ
とができ、これにより安定した溶接強度を維持す
ることができるという効果が得られる。
第１図はレーザービーム溶接装置に関連して設
けられたストリツプ端剪断装置の線図的断面図、
第２図はレーザービーム溶接装置の線図的側面
図、第３図は第２図に示すレーザービーム溶接装
置の線図的正面図、第４図はレーザービームの基
準板へのビードオンの状態を示す説明図、第５図
はビード位置検出器によるビードオン位置検出の
状態を示す説明図、第６図はレーザービーム溶接
中心線の位置ずれを示す説明図、第７図は第６図
に示す位置ずれ量と繰り返し曲げ回数との関係を
示すグラフである。 １……先行金属ストリツプ、２……後行金属ス
トリツプ、３，４……クランプ、５……シヤー上
刃、６……シヤー下刃、７……レーザートーチ、
８……レーザー集光レンズヘツダー、９……レー
ザー光反射ミラー、１０……スライダー、１１…
…レーザートーチ走行フレーム、１２……レーザ
ートーチ走行駆動ねじ、１３……レーザートーチ
走行駆動モーター、１４……ヘツダー昇降モー
タ、１５……クロス方向ヘツダー移動モータ、１
６……ビード位置検出器、１７……演算器、１８
……基準板、１９……基準板ホルダー。
けられたストリツプ端剪断装置の線図的断面図、
第２図はレーザービーム溶接装置の線図的側面
図、第３図は第２図に示すレーザービーム溶接装
置の線図的正面図、第４図はレーザービームの基
準板へのビードオンの状態を示す説明図、第５図
はビード位置検出器によるビードオン位置検出の
状態を示す説明図、第６図はレーザービーム溶接
中心線の位置ずれを示す説明図、第７図は第６図
に示す位置ずれ量と繰り返し曲げ回数との関係を
示すグラフである。 １……先行金属ストリツプ、２……後行金属ス
トリツプ、３，４……クランプ、５……シヤー上
刃、６……シヤー下刃、７……レーザートーチ、
８……レーザー集光レンズヘツダー、９……レー
ザー光反射ミラー、１０……スライダー、１１…
…レーザートーチ走行フレーム、１２……レーザ
ートーチ走行駆動ねじ、１３……レーザートーチ
走行駆動モーター、１４……ヘツダー昇降モー
タ、１５……クロス方向ヘツダー移動モータ、１
６……ビード位置検出器、１７……演算器、１８
……基準板、１９……基準板ホルダー。
Claims (1)
- １ レーザビームにより金属ストリツプの突合せ
溶接を行うに際し、レーザートーチを突合せ中心
線に沿つて移動して突合せ中心線上でオフライン
に設置した基準板にレーザービームにより基準溝
を形成し、この基準溝の中心線を前記ストリツプ
の突合せ中心線との位置ずれが零となるようにレ
ーザトーチのライン方向位置を制御しながら金属
ストリツプ端を突合せ溶接することを特徴とする
レーザビーム溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59204146A JPS6182988A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | レ−ザビ−ム溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59204146A JPS6182988A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | レ−ザビ−ム溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6182988A JPS6182988A (ja) | 1986-04-26 |
| JPH0433555B2 true JPH0433555B2 (ja) | 1992-06-03 |
Family
ID=16485596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59204146A Granted JPS6182988A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | レ−ザビ−ム溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6182988A (ja) |
-
1984
- 1984-10-01 JP JP59204146A patent/JPS6182988A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6182988A (ja) | 1986-04-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |