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JP2749376B2 - Butt welding method in welding machine and welding head used for the method - Google Patents
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JP2749376B2 - Butt welding method in welding machine and welding head used for the method - Google Patents

Butt welding method in welding machine and welding head used for the method

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JP2749376B2 JP1146726A JP14672689A JP2749376B2 JP 2749376 B2 JP2749376 B2 JP 2749376B2 JP 1146726 A JP1146726 A JP 1146726A JP 14672689 A JP14672689 A JP 14672689A JP 2749376 B2 JP2749376 B2 JP 2749376B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、例えばワーク間の隙間の大きい開先の突
合せ部に溶接を行なう溶接機における突合せ溶接方法お
よびその方法に用いる溶接ヘッドに関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a butt-welding method in a welding machine for welding, for example, a butt portion of a groove with a large gap between works and a welding head used in the method.

(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
TIG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。
(Prior art) Conventionally, when performing butt welding of sheet metal, mainly
Generally, means such as TIG welding or CO 2 gas arc welding is employed.

(発明が解決しようとする課題) 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、CO2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。
(Problems to be Solved by the Invention) By the way, the conventional sheet metal butt welding means described above is
Due to the instability of the butt surface due to the cutting of the work and the variation in accuracy due to the bending process, it is difficult to set welding conditions because a gap is formed in the butt portion. For example, the use of TIG welding, either by using the filler material to fill the gaps, the condition setting flame Kashiku, the use of welding of CO 2 gas arc condition set for thin plate is flame Kashiku.

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。
Therefore, in the case of sheet metal butt welding, jigs are partially used to reduce the gap and prevent deformation due to thermal strain, but this increases the cost in the market for many kinds and small quantities, and automates the butt welding of sheet metal. There was a problem that it was not possible.

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。
In addition, since the abutting portion is unstable, a repairing process is required, and there is a problem that the yield is reduced.
In particular, reduction in yield is an important issue because welding is located in the final step of sheet metal processing.

この発明の目的は、上記問題点を改善するため、突合
せ部のバラサ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
た溶接機における突合せ溶接方法およびその方法に用い
る溶接ヘッドを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the above-mentioned problems, thereby making it possible to perform welding over a wide range without requiring a welding process or a repair process due to unevenness of a butt portion, thereby improving a yield and reducing man-hours. An object of the present invention is to provide a method and a welding head used in the method.

(課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、溶接すべき
ワークの突合せ部に、第1ノズルからバインダーを含む
溶加材を供給した後、YAGレーザ出力を伝送する第1光
ファイバーからレーザ光を照射して溶加材のバインダー
を蒸発させ、次いでワークの突合せ部に溶加材を溶融せ
しめて溶接を行なうと共に、溶加材の蒸発ならびに溶接
を行なっている間に、バインダーや溶融金属の蒸発物を
吹き飛すための蒸着防止用ガスを噴射せしめる溶接機に
おける突合せ溶接方法である。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a method for transmitting a YAG laser output after supplying a filler material containing a binder from a first nozzle to a butt portion of a work to be welded. A laser beam is irradiated from the first optical fiber to evaporate the binder of the filler material, and then the filler material is melted at the butted portion of the work to perform welding, and while the filler material is evaporated and welded. In addition, a butt welding method in a welding machine for injecting a vapor deposition preventing gas for blowing off evaporated matter of a binder or a molten metal.

また、この発明は、溶接すべきワークの突合せ部にバ
インダーを含む溶加材を供給する第1ノズルと、この第
1ノズルの後部に設けて前記ワークの突合せ部に供給さ
れた溶加材のバインダーを蒸発させるためレーザ光を照
射するYAGレーザ出力用の第1光ファイバーと、この第
1光ファイバーの後部に設けて前記溶加材を溶融せしめ
て溶接を行なう溶接手段と、この溶接手段ならびに前記
第1光ファイバーの近傍に設けてバインダーや溶融金属
の蒸発物を吹き飛すための蒸着防止用ガスを噴射せしめ
る第2ノズルと、を備えて溶接ヘッドを構成した。
Also, the present invention provides a first nozzle for supplying a filler material containing a binder to a butt portion of a work to be welded, and a first nozzle provided at a rear portion of the first nozzle to supply a filler material supplied to the butt portion of the work. A first optical fiber for outputting a YAG laser for irradiating a laser beam to evaporate a binder, welding means provided at a rear portion of the first optical fiber for melting the filler material to perform welding, the welding means, and the A welding nozzle comprising: a second nozzle provided near one optical fiber for injecting a gas for preventing deposition for blowing off evaporated matter of a binder or a molten metal;

前記溶接ヘッドにおける前記溶接手段がレーザ光を照
射してレーザ溶接を行なうためのレーザ出力を伝送する
第2光ファイバーであることが望ましいものである。
It is preferable that the welding means in the welding head is a second optical fiber that transmits a laser output for performing laser welding by irradiating a laser beam.

(作用) この発明に溶接機における突合せ溶接方法および溶接
ヘッドを採用することにより、ワークの突合せ部に第1
ノズルより溶加材を供給した後、この溶加材に第1光フ
ァイバーからレーザ光を照射して溶加材からバインダー
を蒸発させる。次に、溶接手段で溶加材を溶融せしめる
ことによってワークの突合せ部が溶接される。
(Operation) By employing the butt welding method and the welding head in the welding machine according to the present invention, the butt portion of the work can be provided with the first butt portion.
After the filler is supplied from the nozzle, the filler is irradiated with laser light from the first optical fiber to evaporate the binder from the filler. Next, the butting portion of the workpiece is welded by melting the filler material by welding means.

前記溶接加工時の溶加材からバインダーを蒸発させた
り、ならびに溶接を行なっている間に、第2ノズルから
蒸着防止用ガスを噴射せしめることによって、バインダ
ーや溶融金属の蒸発物が吹き飛されるから良好な溶接加
工が行なわれる。
By evaporating the binder from the filler material at the time of the welding process, and by injecting the deposition preventing gas from the second nozzle during the welding, the evaporated matter of the binder and the molten metal is blown off. And good welding is performed.

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。
Thus, the quality of the butt-welded portion is ensured, welding defects due to variations in the butt-joint portion are eliminated, and a repair process is not required, so that the number of steps is reduced and productivity is improved.

(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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

YAGレーザ溶接機の全体構成については、一般公知の
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。
The general configuration of the YAG laser welding machine is generally known and will not be described, and the configuration of the welding head according to the present invention will be described.

第1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)には溶接すべきワークW1とW2の突合せ部
WTに溶加材FMを供給する第1ノズル3が上下方向へ延伸
して設けられている。溶加材FMは粉末金属,金属粉,フ
ラックス,レーザ光吸収用添加物,バインダーなどから
構成されていると共に、流動可能な半固形型状態のもの
である。前記第1ノズル3の先端口3AからワークWの突
合せ部WTに溶加材FMが供給されるようになっている。
Referring to Figure 1, welding head 1 of the distal butt end of the workpiece W 1 and W 2 to be welded in (the left side in FIG. 1)
The filler material FM is the first nozzle 3 supplies are provided to extend in the vertical direction in the W T. The filler material FM is composed of powdered metal, metal powder, flux, an additive for laser light absorption, a binder, and the like, and is in a flowable semi-solid state. Filler material FM is to be supplied to the butt portion W T of the workpiece W from the first nozzle 3 of the tip opening 3A.

前記第1ノズル3の後方(第1図において右方)にお
ける近傍には前記突合せ部WTに供給された溶加材FMから
バインダーを蒸発させるために図示省略のYAGレーザ発
振器よりレーザ光を導く第1光ファイバー5が上下方向
に延伸して設けられている。この第1光ファイバー5の
先端口5Aからレーザ光が前記突合せ部WTにある溶加材FM
に向けて照射される。
Guiding the laser beam from the YAG laser oscillator (not shown) in order to evaporate the binder from the supplied filler material FM to the abutting portion W T in the vicinity of the rear of the first nozzle 3 (the right in FIG. 1) The first optical fiber 5 is provided extending in the up-down direction. Filler material FM of a laser beam from the first optical fiber 5 of the tip opening 5A is located at the butt portion W T
Irradiated toward

さらに、前記第1光ファイバー5の後方(第1図にお
いて右方)における近傍には前記溶加材FMを溶接せしめ
てワークW1とW2とを溶接させるために溶接手段としての
レーザ光を導く第2光ファイバー7が上下方向へ延伸し
て設けられている。この第2光ファイバー7の先端口7A
から図示省略のYAGレーザ発振器で発振されたレーザ光
が前記突合せ部WTにある溶加材FMに向けて照射されて溶
加材FMが溶融してワークW1とW2とが溶接されるものであ
る。
Further, the in the vicinity of the first optical fiber 5 in the rear (the right in FIG. 1) directs a laser beam as a welding means in order to weld the workpiece W 1 and W 2 are caused to welding the filler material FM The second optical fiber 7 is provided extending in the vertical direction. The end port 7A of the second optical fiber 7
The workpiece W 1 and W 2 are welded filler FM is irradiated is melted toward the filler material FM in oscillation laser light is the butt portion W T with a YAG laser oscillator (not shown) from Things.

前記第1光ファイバー5,第2光ファイバー7の先端口
5A,7Aの近傍部には、蒸着防止ガス用の第2ノズル9,11
の先端口9A,11Aが設けられている。
Tip ports of the first optical fiber 5 and the second optical fiber 7
In the vicinity of 5A and 7A, second nozzles 9 and 11 for deposition prevention gas are provided.
Are provided with front end ports 9A and 11A.

上記構成により、溶接方法の動作を第2図を参照して
説明すれば、まず第1図においてワークW1とW2との突合
せ部WT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が矢印で示した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
に設けられた第1ノズル3の先端口3Aから溶加材FMが突
合せ部WTに供給され、第2図(A)に示されたごとき状
態となる。
With the above structure, it will be described the operation of the welding process with reference to FIG. 2, in the first of view with respect to the butted portion W T to perform butt weld welding line X-X of the workpiece W 1 and W 2 The welding operation is performed while the welding head 1 advances from right to left as indicated by the arrow. That is, the welding head 1
To be supplied to the first nozzle 3 in the tip opening 3A is butted portion filler FM from W T provided, and such state is shown in FIG. 2 (A).

突合せ部WTに供給された溶加材FMに第1光ファイバー
5の先端口5Aからレーザ光が照射されて溶加材FMのバイ
ンダーが蒸発し、第2図(B)に示したごとき状態とな
る。このバインダーは例えばアクリル樹脂とワックスか
らなっているが、YAGレーザ光はアクリル樹脂に吸収さ
れにくいため、溶加材FM中の金属の昇温とバインダーに
添加したレーザ光吸収剤によって2次的バインダーを蒸
発させる。また、バインダーの蒸発によって溶加材FMが
剥離,亀裂を起こさぬようフラックス中に低融点の金属
が微量添加されている。
Butt portion W of the supplied filler material FM to T by the laser beam from the first optical fiber 5 of the tip opening 5A is irradiated to binder evaporation of filler material FM, state and such as shown in FIG. 2 (B) Become. This binder is made of, for example, acrylic resin and wax, but since the YAG laser light is hardly absorbed by the acrylic resin, the secondary binder is increased by raising the temperature of the metal in the filler material FM and the laser light absorbing agent added to the binder. Is evaporated. In addition, a small amount of low melting point metal is added to the flux so that the filler FM does not peel off or crack due to evaporation of the binder.

添加剤からバインダーを蒸発させた状態において、第
2光ファイバー7の先端口7Aからレーザ光を溶加材FMに
向けて照射することにより、溶加材FMが溶融されて第2
図(C)に示したごとき状態となって溶接されることに
なる。
In a state where the binder is evaporated from the additive, a laser beam is irradiated toward the filler material FM from the distal end port 7A of the second optical fiber 7, whereby the filler material FM is melted and the second material is melted.
The welding is performed in the state as shown in FIG.

溶加材FMからバインダーを蒸発させたり、ならびに溶
接加工を行なっている間に、ノズル9,11の先端口9A,11A
から蒸着防止用ガスを噴射せしめて蒸発物を吹き飛し蒸
着防止が行なわれる。
While evaporating the binder from the filler material FM and performing welding, the tip ports 9A and 11A of the nozzles 9 and 11 are used.
Then, a vapor deposition preventing gas is injected to blow off the evaporated substance, thereby preventing the vapor deposition.

また、バインダーが蒸発された状態ではアークが発生
するのでTIG溶接を行なうこともできるので、第2光フ
ァイバー7のレーザ溶接でなくTIG溶接トーチを用いTIG
溶接を行なってもよい。
Further, since an arc is generated in a state in which the binder is evaporated, TIG welding can be performed. Therefore, a TIG welding torch is used instead of the second optical fiber 7 by laser welding.
Welding may be performed.

その結果、溶接ヘッド1を第1図において右から左へ
移動させる1パスで隙間の大きい開先の溶接を行なうこ
とができる。また、比較的広い開先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、修正工
程を要しない溶接が可能なため、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。
As a result, a groove with a large gap can be welded in one pass of moving the welding head 1 from right to left in FIG. In addition, even if the butt welding has a relatively wide groove and the butt portion varies, welding can be performed without the need for a repairing process. be able to.

この実施例における熱源として、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
イバー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。
The reason why the YAG laser is used as the heat source in this embodiment is that the use of a spectroscopic system allows the output to be branched well, and the output can be transmitted with an optical fiber for a highly flexible movement. In addition, since the metal absorption rate is several times better than that of CO 2 laser light, a low output is required, and the welding head 1 is compact and can be mounted on an articulated robot.

また、本実施例のごとく、溶加材FMを溶射し、ろう付
け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FM
の溶着、溶融という形で溶接部を成形するため、ワーク
Wへの熱が低く熱歪が少ないので、仮付けや拘束治具を
用いる必要がない。前記溶加材FM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FMに吸収コ
ーディングを施すことにより、溶接速度を早くすること
が可能となる。
Also, as in the present embodiment, by spraying the filler material FM and using it in a brazing concept, the positioning accuracy of the filler material becomes more forgiving than the supply of filler wire in TIG welding, and a high-precision expensive sensor can be used. Eliminates the need. In addition, filler material FM
Since the welded portion is formed in the form of welding and melting, the heat to the work W is low and the thermal distortion is small, so that it is not necessary to use a temporary attachment or a restraining jig. The welding speed can be increased by heating the filler material FM in advance or by applying absorption coding to the filler material FM so as to facilitate the absorption of laser light.

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。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be embodied in other modes by making appropriate changes.

[発明の効果] 以上のこど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ノズル
より供給すると共に第1光ファイバーよりレーザ光を照
射して溶加材からバインダーを蒸発させる。
[Effects of the Invention] As will be understood from the description of the above-mentioned Kodachi embodiment, according to the present invention, a filler material is supplied to a work abutting portion from a first nozzle and laser light is irradiated from a first optical fiber. To evaporate the binder from the filler.

次に、第2光ファイバーからレーザ光を溶加材に照射
し、溶加材を溶融せしめることによって、ワークの突合
せ部を溶接することができる。
Next, a laser beam is irradiated from the second optical fiber onto the filler material to melt the filler material, thereby welding the butted portion of the work.

而して、突合せ部のバラツキによる溶接不良や修正工
程を必要とせず、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。
Thus, welding is possible in a wide allowable range without requiring welding failure or a repairing process due to a variation in abutting portions, and productivity can be improved by improving yield and reducing man-hours.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の主要部である溶接ヘッドの全体斜視
図、第2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ノズル 5…第1光ファイバー 7…第2光ファイバー 9,11…第2ノズル W,W1,W2…ワーク、WT…突合せ部 FM…溶加材
FIG. 1 is an overall perspective view of a welding head which is a main part of the present invention, and FIGS. 2 (A), (B) and (C) are explanatory views showing a welding sequence. 1 ... welding head, 3 ... first nozzle 5 ... first optical fiber 7 ... second optical fiber 9, 11 ... second nozzle W, W 1, W 2 ... workpiece, W T ... butt section FM ... filler

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】溶接すべきワークの突合せ部に、第1ノズ
ルからバインダーを含む溶加材を供給した後、YAGレー
ザ出力を伝送する第1光ファイバーからレーザ光を照射
して溶加材のバインダーを蒸発させ、次いでワークの突
合せ部に溶加材を溶融せしめて溶接を行なうと共に、溶
加材の溶融ならびに溶接を行なっている間に、バインダ
ーや溶融金属の蒸発物を吹き飛すための蒸着防止用ガス
を噴射せしめることを特徴とする溶接機における突合せ
溶接方法。
1. A binder containing a binder is supplied from a first nozzle to a butt portion of a work to be welded, and then a laser beam is irradiated from a first optical fiber transmitting a YAG laser output to form a binder of the filler. Then, the filler metal is melted at the butted part of the work, and welding is performed. In addition, while the filler metal is being melted and welded, vapor deposition is performed to blow off evaporated materials of the binder and the molten metal. A butt welding method in a welding machine, characterized by injecting a gas for prevention.
【請求項2】溶接すべきワークの突合せ部にバインダー
を含む溶加材を供給する第1ノズルと、この第1ノズル
の後部に設けて前記ワークの突合せ部に供給された溶加
材のバインダーを蒸発させるためレーザ光を照射するYA
Gレーザ出力用の第1光ファイバーと、この第1光ファ
イバーの後部に設けて前記溶加材を溶融せしめて溶接を
行なう溶接手段と、この溶接手段ならびに前記第1光フ
ァイバーの近傍に設けてバインダーや溶融金属の蒸発物
を吹き飛すための蒸着防止用ガスを噴射せしめる第2ノ
ズルと、を備えてなることを特徴とする溶接ヘッド。
2. A first nozzle for supplying a filler material containing a binder to a butt portion of a work to be welded, and a binder for the filler material provided at a rear portion of the first nozzle and supplied to the butt portion of the work. Irradiates laser light to evaporate water
A first optical fiber for G laser output, welding means provided at the rear of the first optical fiber for melting the filler material to perform welding, and providing the welding means and a binder or a melt provided near the first optical fiber; A second nozzle for injecting a vapor deposition preventing gas for blowing off metal evaporation.
【請求項3】請求項(2)に記載の発明において、溶接
手段がレーザ光を照射してレーザ溶接を行なうためのレ
ーザ出力を伝送する第2光ファイバーであることを特徴
とする溶接ヘッド。
3. A welding head according to claim 2, wherein said welding means is a second optical fiber for transmitting a laser output for performing laser welding by irradiating a laser beam.
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