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JP3398128B2 - Laser welding method - Google Patents
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JP3398128B2 - Laser welding method - Google Patents

Laser welding method

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JP3398128B2
JP3398128B2 JP2000218411A JP2000218411A JP3398128B2 JP 3398128 B2 JP3398128 B2 JP 3398128B2 JP 2000218411 A JP2000218411 A JP 2000218411A JP 2000218411 A JP2000218411 A JP 2000218411A JP 3398128 B2 JP3398128 B2 JP 3398128B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、端面が相互に突き
合わされた2本の管の突き合わせ部に、レーザ光を照射
することによって、突き合わせ部を加熱溶融し、2本の
管を接合するレーザ溶接方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser for joining two pipes by heating and melting the joints by irradiating the abutting portions of the two pipes whose end faces are butted against each other with laser light. Regarding the welding method.

【0002】[0002]

【従来の技術】図11は、従来技術のマルチトーチ化さ
れた自動MAG(Metal Active Gas)溶接装置によっ
て、V形開先が形成された2本の管2の突き合わせ部5
を溶接する方法を示す図であり、図12(a)は溶接前
の突き合わせ部5を示す図であり、図12(b)は溶接
後の溶接部30を示す図である。外部に臨んで開口する
V形開先が形成された突き合わせ部5を溶接するとき、
2つのトーチ1a,1bを、管2の外周面31に電極3
を臨ませた状態で管2の外部に配置し、この各トーチ1
a,1bを管軸4まわりに管2の外周に沿って、同一回
転方向に移動させながら、溶接する。
2. Description of the Related Art FIG. 11 shows a butt portion 5 of two pipes 2 having a V-shaped groove formed by a conventional multi-torch automatic MAG (Metal Active Gas) welding apparatus.
12 (a) is a diagram showing a butt portion 5 before welding, and FIG. 12 (b) is a diagram showing a welded portion 30 after welding. When welding the butt portion 5 formed with a V-shaped groove that is open to the outside,
Attach the two torches 1a, 1b to the outer peripheral surface 31 of the tube 2
Placed on the outside of the tube 2 with the torch 1 facing each other.
Welding is carried out while moving a and 1b around the pipe axis 4 along the outer circumference of the pipe 2 in the same rotation direction.

【0003】図13は、他の従来技術のマルチトーチ化
した自動MAG溶接装置によって、X形開先が形成され
た2本の管2の突き合わせ部7を溶接する方法を示す図
であり、図14(a)は溶接前の突き合わせ部7を示す
図であり、図14(b)は溶接後の溶接部32を示す図
である。外部に臨んで開口するX形開先が形成された突
き合わせ部7を溶接するとき、2つのトーチ1c,1d
を、その電極部3を管2の外周面31に臨ませた状態で
管2の外部に配置し、1つのトーチ1eを、管2の内周
面33に臨ませた状態で管2の内部に配置し、これらの
各トーチ1c〜1eを管軸4まわりに管2の外周および
内周に沿って、同一回転方向に移動させながら溶接す
る。
FIG. 13 is a diagram showing a method of welding the abutting portion 7 of two pipes 2 having an X-shaped groove by an automatic MAG welding device which is a multi-torch type of another prior art. 14 (a) is a diagram showing the butted portion 7 before welding, and FIG. 14 (b) is a diagram showing the welded portion 32 after welding. When welding the butt portion 7 formed with the X-shaped groove facing the outside and opening, the two torches 1c, 1d
Is placed outside the tube 2 with its electrode portion 3 facing the outer peripheral surface 31 of the tube 2, and one torch 1e is placed inside the tube 2 with the inner peripheral surface 33 of the tube 2 facing. The torches 1c to 1e are welded while moving around the tube axis 4 along the outer circumference and the inner circumference of the tube 2 in the same rotation direction.

【0004】図15は、さらに他の従来技術のプラズマ
アーク溶接方法によって、突き合わせ部9を溶接する方
法を示す図であり、図16(a)は溶接前の突き合わせ
部9を示す図であり、図16(b)は溶接後の溶接部3
4を示す図である。プラズマアーク溶接方法は、管2を
固定したまま、溶接棒11を管2の外周に沿って移動さ
せて、突き合わせ部9を全周にわたって溶接する、いわ
ゆる「全姿勢溶接」が困難であるため、溶接棒11の先
端12を略鉛直下向き(図15の下方)に保持した状態
で溶接する必要がある。すなわち、略水平に配置された
2本の管2の突き合わせ部9の上半分を、管2の外部に
配置された溶接棒11aを、管軸4まわりに外周面31
に沿って双方向に移動させて溶接し、突き合わせ部9の
下半分を、管2の内部に配置された溶接棒11bを、管
軸4まわりに内周面33に沿って双方向に移動させて溶
接する。
FIG. 15 is a diagram showing a method of welding the abutting portion 9 by still another conventional plasma arc welding method, and FIG. 16 (a) is a diagram showing the abutting portion 9 before welding. FIG. 16B shows the welded portion 3 after welding.
FIG. In the plasma arc welding method, it is difficult to move the welding rod 11 along the outer circumference of the pipe 2 while fixing the pipe 2 to weld the abutting portion 9 over the entire circumference, that is, so-called “all-position welding”, It is necessary to perform welding with the tip 12 of the welding rod 11 held substantially vertically downward (downward in FIG. 15). That is, the upper half of the abutting portion 9 of the two pipes 2 arranged substantially horizontally, the welding rod 11 a arranged outside the pipe 2, the outer peripheral surface 31 around the pipe axis 4.
Along the inner peripheral surface 33 around the pipe axis 4 and the welding rod 11b disposed inside the pipe 2 in the lower half of the butted portion 9 in the two directions. Welding.

【0005】図17は、さらに他の従来技術の1パス電
子ビーム溶接方法によって、2本の管2の突き合わせ部
13を溶接する方法を示す図であり、図18(a)は溶
接前の突き合わせ部13を示す図であり、図18(b)
は溶接後の溶接部35を示す図である。1パス電子ビー
ム溶接方法(EBW:Electron-Beam Welding)で突き
合わせ部13を溶接するとき、この突き合わせ部13の
溶接雰囲気を真空にし、管2の内部に設けられ、電子ビ
ーム出射孔を管2の内周面33に臨ませた1つの電子銃
14が、管軸4まわりに内周面33に沿って移動しなが
ら、突き合わせ部13の内周面33に向けて1本の電子
ビーム15を照射することによって、突き合わせ部13
を管2の厚み方向に完全に溶融させて、各管2を接合す
る。
FIG. 17 is a view showing a method of welding the abutting portions 13 of two pipes 2 by still another conventional one-pass electron beam welding method, and FIG. 18 (a) is a welding method before welding. It is a figure which shows the part 13, FIG.18 (b)
FIG. 6 is a diagram showing a welded portion 35 after welding. When welding the abutting portion 13 by the 1-pass electron beam welding method (EBW: Electron-Beam Welding), the welding atmosphere of the abutting portion 13 is evacuated, and the electron beam emission hole is provided inside the tube 2 so that the electron beam emitting hole is provided. One electron gun 14 facing the inner peripheral surface 33 irradiates one electron beam 15 toward the inner peripheral surface 33 of the abutting portion 13 while moving around the tube axis 4 along the inner peripheral surface 33. The butt portion 13
Are completely melted in the thickness direction of the tubes 2, and the tubes 2 are joined.

【0006】図19は、さらに他の従来技術の1パスレ
ーザ溶接方法によって、2本の管2の突き合わせ部17
を溶接する方法を示す図であり、図20(a)は溶接前
の突き合わせ部17を示す図であり、図20(b)は溶
接後の溶接部36を示す図である。1パスレーザ溶接方
法で突き合わせ部17を溶接するとき、管2の内部に設
けられ、レーザ出射口を管2の内周面に臨ませた1つの
レーザ出力ヘッド18が、管軸4まわりに内周面33に
沿って移動しながら、突き合わせ部17の内周面33に
向けて1本のレーザ19を照射することによって、突き
合わせ部17を管2の厚み方向に完全に溶融させて、各
管2を接合する。
FIG. 19 shows a butt portion 17 of two pipes 2 according to still another conventional one-pass laser welding method.
Fig. 20 (a) is a diagram showing a butt portion 17 before welding, and Fig. 20 (b) is a diagram showing a welded portion 36 after welding. When welding the abutting portion 17 by the one-pass laser welding method, one laser output head 18 provided inside the tube 2 and having a laser emission port facing the inner peripheral surface of the tube 2 has an inner circumference around the tube axis 4. By irradiating one laser 19 toward the inner peripheral surface 33 of the abutting portion 17 while moving along the surface 33, the abutting portion 17 is completely melted in the thickness direction of the pipe 2, and each of the pipes 2 To join.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述した自動MAG溶
接装置による溶接方法は、この自動MAG溶接装置が低
価格であるという利点を有するが、図12(b)および
図14(b)に示すように、ビード6,8が多盛層とな
るので、効率よく高速度で溶接するためには、図11お
よび図13に示すように、複数個のトーチ1を同時に使
用する必要がある。しかしながらこのMAG溶接方法
は、基本的に溶接速度が遅く、マルチトーチ化したとし
ても、溶接完了までの総施工時間が長いといった問題が
ある。さらに、マルチトーチ化することによって、自動
MAG溶接装置の構成が複雑化し、メンテナンスコスト
が増加するといった問題がある。
The above-described welding method using the automatic MAG welding apparatus has the advantage that the automatic MAG welding apparatus is inexpensive, but as shown in FIGS. 12 (b) and 14 (b). In addition, since the beads 6 and 8 form a multi-layered structure, it is necessary to use a plurality of torches 1 at the same time, as shown in FIGS. 11 and 13, in order to efficiently perform welding at high speed. However, this MAG welding method has a problem that the welding speed is basically low, and even if a multi-torch is used, the total construction time until completion of welding is long. Further, there is a problem that the configuration of the automatic MAG welding apparatus becomes complicated and the maintenance cost increases due to the multi-torch type.

【0008】上述したプラズマアーク溶接方法は、装置
が比較的低価格であるという利点を有するが、溶接速度
が遅く、さらに一回の溶接操作(1パス)における金属
の溶け込み量が少ない。したがって、厚肉の管2同士を
溶接する場合では、図16(b)に示すように、まず当
接部20を溶接してビード10aを形成し、次に開先部
21aを溶接してビード10bを形成し、さらに開先部
21bを溶接してビード10cを形成する3パス施工が
必要となり、溶接完了までの施工時間が長くかかるとい
った問題がある。
The plasma arc welding method described above has the advantage that the apparatus is relatively inexpensive, but the welding speed is slow, and the amount of metal melted in one welding operation (one pass) is small. Therefore, in the case of welding the thick-walled pipes 2 to each other, as shown in FIG. 16B, first, the abutting portion 20 is welded to form the bead 10a, and then the groove portion 21a is welded to the bead 10a. There is a problem in that a three-pass construction is required in which the bead 10c is formed by forming the bead 10c by forming the groove 10b and then welding the groove portion 21b, and there is a problem that it takes a long time to complete welding.

【0009】上述した1パス電子ビーム溶接方法は、高
速度および低歪で溶接することができるという利点を有
するが、図18(b)に示すように、形成されるビード
16が細くなるため、突き合わせ部17の各管2の端面
23を厳密に加工する必要があり、開先のギャップ許容
度が少なくなるといった問題がある。さらに、溶接雰囲
気を真空にする必要があるので、真空チャンバを必要と
し、装置全体が大型化および複雑化する。したがって、
装置が高価になってしまう。また、溶接仕上がりが、外
部環境の影響を受け易く、さらに真空チャンバ内を真空
引きするための施工待ち時間があるなどといった問題が
ある。
The above-described 1-pass electron beam welding method has an advantage that welding can be performed at high speed and low strain, but as shown in FIG. There is a problem that the end face 23 of each tube 2 of the butted portion 17 needs to be machined strictly, and the gap tolerance of the groove becomes small. Further, since it is necessary to make the welding atmosphere a vacuum, a vacuum chamber is required, which increases the size and complexity of the entire apparatus. Therefore,
The device becomes expensive. Further, there is a problem that the welding finish is easily affected by the external environment, and there is a waiting time for construction to evacuate the inside of the vacuum chamber.

【0010】1パスレーザ溶接方法は、高速度および低
歪で溶接できるという利点を有し、さらに突き合わせ部
17の溶接雰囲気を真空にする必要がないので、真空チ
ャンバを必要とせず、装置が小形化するといった利点を
有する。しかしながら、図20(b)に示すように、形
成されるビード22が太くなる。すなわち電子ビーム溶
接方法に比べて溶融金属量が多くなるので、全姿勢溶接
を安定して行うことが困難であるといった問題がある。
特に、略水平に配置された各管2の突き合わせ部17の
上半分を溶接するとき、溶融金属の重力による垂れ下が
りによって、安定した溶接作業が阻害されることがあ
る。また一本のレーザ光を用いて、管2を厚み方向に完
全に溶融させる必要があるので、レーザ光の出力エネル
ギが大きくなってしまう。したがって、大出力のレーザ
光を発生させるために、極めて大出力のレーザ発振器を
必要とし、装置全体が高価になるとともに、メンテナン
スコストが嵩むといった問題がある。
The one-pass laser welding method has an advantage that it can be welded at a high speed and a low strain, and further, because the welding atmosphere of the abutting portion 17 does not need to be a vacuum, a vacuum chamber is not required and the apparatus can be downsized. It has the advantage of However, as shown in FIG. 20B, the formed bead 22 becomes thick. That is, since the amount of molten metal is larger than that in the electron beam welding method, there is a problem that it is difficult to perform stable welding in all positions.
In particular, when welding the upper half of the abutting portion 17 of each of the pipes 2 arranged substantially horizontally, the stable welding operation may be hindered by the sagging of the molten metal due to gravity. Further, since it is necessary to completely melt the tube 2 in the thickness direction using one laser beam, the output energy of the laser beam becomes large. Therefore, in order to generate a high-power laser beam, an extremely high-power laser oscillator is required, which causes a problem that the entire apparatus becomes expensive and maintenance cost increases.

【0011】したがって本発明の目的は、端面が相互に
突き合わされた2本の管の突き合わせ部を、高速度およ
び高効率で溶接するとともに、装置を小形化および簡略
化し、さらに外部環境の影響を受けることなく、安定し
て溶接することができるレーザ溶接方法を提供すること
である。
Therefore, an object of the present invention is to weld the abutting portions of two pipes whose end faces are butted against each other at high speed and with high efficiency, and to make the apparatus compact and simple, and to prevent the influence of the external environment. It is to provide a laser welding method capable of performing stable welding without receiving it.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明
は、略水平に配置され、端面が相互に突き合わされた2
本の管の突き合わせ部に、内周面側と外周面側との両側
から、突き合わせ部の内周面および外周面に向けて、並
行してレーザ光を照射することによって、突き合わせ部
を加熱溶融し、2本の管を接合するレーザ溶接方法にお
いて、前記突き合わせ部の内周面および外周面のうち鉛
直下方に臨む面に照射されるレーザ光の照射位置を、前
記管の周方向に沿って一方向に移動させ、かつ前記突き
合わせ部の内周面および外周面のうち鉛直上方に臨む面
に照射されるレーザ光の照射位置を、前記鉛直下方に臨
む面に照射されるレーザ光の照射位置に追従して、前記
管の周方向に沿って同一方向に移動させて、前記鉛直上
方に臨む面を照射するレーザ光の照射位置を、前記鉛直
下方に臨む面を照射するレーザ光の照射位置よりも先行
させることを特徴とするレーザ溶接方法である。
The present invention according to claim 1 is arranged so that it is arranged substantially horizontally and the end faces thereof abut each other.
The butt section of the tube is heated and melted by irradiating the butt section with laser light in parallel from both the inner peripheral surface side and the outer peripheral surface side toward the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the butt section. However, in the laser welding method of joining two pipes, the irradiation position of the laser beam irradiated to the vertically facing surface of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the butted portion is set along the circumferential direction of the pipe. The irradiation position of the laser light which is moved in one direction and which is irradiated to the vertically facing surface of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the abutting portion is the irradiation position of the laser light irradiated to the vertically facing surface. By moving in the same direction along the circumferential direction of the pipe, the irradiation position of the laser light for irradiating the surface facing vertically upward, the irradiation position of the laser light for irradiating the surface facing vertically downward. Characterized by being preceded by A laser welding method for.

【0013】本発明に従えば、略水平に配置され、端面
が相互に突き合わされた2本の管の突き合わせ部に、内
周面側と外周面側との両側からレーザ光を照射すること
によって、この突き合わせ部が加熱溶融され、2本の管
が接合される。すなわち、複数本のレーザ光を、それぞ
れ内周面と外周面との両側から、突き合わせ部に照射す
る構成であるため、内周面側および外周面側のいずれか
一方側からのレーザ光の照射によって、突き合わせ部を
管の厚み方向に完全に溶融させる必要がない。したがっ
て、従来技術の1パスレーザ溶接方法に比べて、内周面
側または外周面側から照射されるレーザ光によって、溶
融すべき金属量が少なくなるので、重力による溶融金属
の垂れ下がりが少なくなり、垂れ下がり量の多い場合に
比べて、溶接部への外部環境の影響が少なくて済み、安
定した溶接が可能となる。また、突き合わせ部の内周面
側と外周面側とを、並行して溶接する構成であるので、
従来技術に比べて、作業効率の低下が防がれ、高品位の
溶接が実現される。また、内周面側および外周面側のい
ずれか一方のレーザ光によって、管の全厚みを溶融させ
る必要がないので、比較的レーザ出力の低いレーザ光を
使用することができる。したがってこのレーザ光を発生
するためのレーザ発生源は、低出力のレーザ光を発生す
る既存のレーザ発生源でよく、これによって溶接装置を
安価に提供することができる。
According to the present invention, the abutting portions of the two tubes arranged substantially horizontally and having their end faces abutting each other are irradiated with laser light from both the inner peripheral surface side and the outer peripheral surface side. The butt portion is heated and melted, and the two pipes are joined. That is, since a plurality of laser beams are radiated to the abutting portion from both sides of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface, respectively, the laser light is radiated from either the inner peripheral surface side or the outer peripheral surface side. The butt does not have to be completely melted in the direction of the tube thickness. Therefore, as compared with the conventional one-pass laser welding method, the amount of metal to be melted is reduced by the laser light emitted from the inner peripheral surface side or the outer peripheral surface side. Compared to the case where the amount is large, the influence of the external environment on the welded portion is small, and stable welding is possible. Further, since the inner peripheral surface side and the outer peripheral surface side of the abutting portion are configured to be welded in parallel,
Compared with the prior art, the work efficiency is prevented from lowering and high quality welding is realized. Further, since it is not necessary to melt the entire thickness of the tube with the laser light on either the inner peripheral surface side or the outer peripheral surface side, it is possible to use laser light having a relatively low laser output. Therefore, the laser generation source for generating this laser light may be an existing laser generation source that generates low-power laser light, and thus a welding apparatus can be provided at low cost.

【0014】[0014]

【0015】前記略水平に配置された2本の管の突き合
わせ部の上半分の第1領域では、内周面が鉛直下方に臨
み、外周面が鉛直上方に臨む。この第1領域を溶接する
とき、内周面側から内周面に向けて照射される第1レー
ザ光の照射位置が、先行して、管の周方向に沿って一方
側に移動し、外周面側から外周面に向けて照射される第
2レーザ光の照射位置が、内周面側の第1レーザ光の照
射位置に追従して、管の周方向に沿って、同一回転方向
に移動する。
In the first region of the upper half of the abutting portion of the two pipes arranged substantially horizontally, the inner peripheral surface faces vertically downward and the outer peripheral surface vertically vertically. When welding the first region, the irradiation position of the first laser light, which is irradiated from the inner peripheral surface side toward the inner peripheral surface, moves to one side along the circumferential direction of the pipe, and The irradiation position of the second laser light irradiated from the surface side toward the outer peripheral surface follows the irradiation position of the first laser light on the inner peripheral surface side and moves in the same rotation direction along the circumferential direction of the pipe. To do.

【0016】また、突き合わせ部の下半分の第2領域で
は、外周面が鉛直下方に臨み、内周面が鉛直上方に臨
む。この第2領域を溶接するとき、外周面側から外周面
に向けて照射される第2レーザ光の照射位置が、先行し
て、管の周方向に沿って一方側に移動し、内周面側から
内周面に向けて照射される第1レーザ光の照射位置が、
外周面側の第2レーザ光の照射位置に追従して、管の周
方向に沿って、同一回転方向に移動する。
In the second region of the lower half of the butted portion, the outer peripheral surface faces vertically downward and the inner peripheral surface faces vertically upward. When welding the second region, the irradiation position of the second laser beam irradiated from the outer peripheral surface side toward the outer peripheral surface precedes, moves to one side along the circumferential direction of the pipe, and the inner peripheral surface The irradiation position of the first laser light irradiated from the side toward the inner peripheral surface is
Following the irradiation position of the second laser beam on the outer peripheral surface side, the tube moves in the same rotation direction along the circumferential direction of the tube.

【0017】なお、第1領域と第2領域との境界部分で
は、追従している第1および第2レーザ光の照射位置
は、先行している第1および第2レーザ光の照射位置を
追い越して、先行する。
At the boundary between the first region and the second region, the irradiation positions of the following first and second laser beams pass the irradiation positions of the preceding first and second laser beams. And precede.

【0018】上述のように、各第1および第2レーザ光
の照射位置の移動を制御することによって、先行するレ
ーザ光によって形成された第1キーホールと追従するレ
ーザ光によって形成された第2キーホールとが連通す
る。したがって、突き合わせ部に気孔が形成されるなど
といった不具合が生じない。また、突き合わせ部の厚み
の鉛直上方側領域の金属は、先行するレーザ光によって
予熱された後に、追従するレーザ光によって溶融される
ので、鉛直上方側領域の溶融金属の温度が高く、この鉛
直上方側領域の溶融金属が硬化するまでの時間が長くな
る。したがって、溶融金属が硬化するまでに、溶接部の
気泡が抜け出すことができるので、ブローホールを防止
することができる。また、突き合わせ部の鉛直下方側領
域の溶融金属は、比較的速く硬化するので、この鉛直下
方側領域の重力による溶融金属の垂れ下がりを防止でき
る。また、追従するレーザ光は30°程度以下の前進角
を持って照射されてもよい。前進角を持って照射される
ことで、追従レーザ光によって形成された溶融金属内の
気泡が、同光で形成されたキーホールに抜け出すことが
できるので、ブローホールを防止することができる。こ
のように、欠陥を修復しながら、溶接を行うことができ
るので、高品質な溶接継手を得ることができる。
As described above, by controlling the movement of the irradiation position of each of the first and second laser beams, the first keyhole formed by the preceding laser beam and the second keyhole formed by the following laser beam. Communicates with the keyhole. Therefore, a problem such as formation of pores at the butted portion does not occur. Further, since the metal in the vertically upper region of the thickness of the abutting portion is preheated by the preceding laser beam and then melted by the following laser beam, the temperature of the molten metal in the vertically upper region is high and It takes a long time for the molten metal in the side region to harden. Therefore, the bubbles in the welded portion can escape before the molten metal is hardened, so that blowholes can be prevented. Further, since the molten metal in the vertically lower region of the abutting portion hardens relatively quickly, it is possible to prevent the molten metal from sagging due to gravity in the vertically lower region. Further, the following laser light may be emitted with an advancing angle of about 30 ° or less. By irradiating with the advancing angle, the bubbles in the molten metal formed by the following laser light can escape into the keyhole formed by the same light, so that the blowhole can be prevented. As described above, since welding can be performed while repairing defects, a high quality welded joint can be obtained.

【0019】請求項2記載の本発明は、前記突き合わせ
部の内周面および外周面に向けて照射される各レーザ光
のレーザ出力を一定に保持した状態で、各レーザ光の照
射位置の前記管の周方向に沿う一方向への移動速度を制
御することによって、突き合わせ部の内周面側のビード
と、外周面側のビードとの前記管の厚み方向の重なり量
を全周にわたって、ほぼ一定に保持することを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, the laser output of each laser beam irradiated toward the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the butted portion is kept constant, and the irradiation position of each laser beam is maintained. By controlling the moving speed in one direction along the circumferential direction of the pipe, the bead on the inner peripheral surface side of the butted portion, and the overlap amount in the thickness direction of the pipe with the bead on the outer peripheral surface side, over substantially the entire circumference. It is characterized by being held constant.

【0020】本発明に従えば、突き合わせ部の内周面側
のビードと外周面側のビードとの管の厚み方向の重なり
量が、管の全周に渡って、ほぼ一定に保持されるので、
溶接部の強度および応力が、管の全周にわたってほぼ均
一と成る。したがって、溶接部および管の歪みが低減さ
れる。また、レーザ光のレーザ出力を一定に保持するの
で、このレーザ光の発生源として、レーザ出力の可変形
のレーザ光発生源を使用する必要がなく、溶接装置の構
成が単純化する。
According to the present invention, the overlapping amount in the thickness direction of the pipe between the bead on the inner peripheral surface side and the bead on the outer peripheral surface side of the butted portion is kept substantially constant over the entire circumference of the pipe. ,
The strength and stress of the weld are almost uniform over the entire circumference of the pipe. Therefore, distortion of the weld and the pipe is reduced. Further, since the laser output of the laser light is held constant, it is not necessary to use a variable laser output source of the laser output as the laser light source, and the structure of the welding apparatus is simplified.

【0021】請求項3記載の本発明は、前記突き合わせ
部の内周面および外周面に向けて照射される各レーザ光
の照射位置の前記管の周方向に沿う一方向への移動速度
を一定に保持した状態で、各レーザ光のレーザ出力を制
御することによって、突き合わせ部の内周面側のビード
と、外周面側のビードとの前記管の厚み方向の重なり量
を全周にわたって、ほぼ一定に保持することを特徴とす
る。
According to a third aspect of the present invention, the moving speed of the irradiation position of each laser beam irradiated toward the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the butted portion in one direction along the circumferential direction of the tube is constant. By controlling the laser output of each laser light in a state of being held at, the overlapping amount in the thickness direction of the pipe with the bead on the inner peripheral surface side of the abutting portion and the bead on the outer peripheral surface side is substantially over the entire circumference. It is characterized by being held constant.

【0022】本発明に従えば、突き合わせ部の内周面側
のビードと外周面側のビードとの管の厚み方向の重なり
量が、管の全周にわたって、ほぼ一定に保持されるの
で、溶接部の強度および応力が、管の全周にわたってほ
ぼ均一と成る。したがって、溶接完了後の溶接部および
管の歪みが低減される。また、各レーザ光の管の周方向
に沿う方向の移動速度を一定に保持するので、レーザ光
を出射するレーザ出力ヘッドの移動機構の構成を単純化
することができる。
According to the present invention, since the overlapping amount of the bead on the inner peripheral surface side and the bead on the outer peripheral surface side of the abutting portion in the thickness direction of the pipe is maintained substantially constant over the entire circumference of the pipe, welding is performed. The strength and stress of the part is almost uniform over the entire circumference of the tube. Therefore, the distortion of the welded portion and the pipe after the completion of welding is reduced. Moreover, since the moving speed of each laser light in the circumferential direction of the tube is kept constant, the structure of the moving mechanism of the laser output head for emitting the laser light can be simplified.

【0023】請求項4記載の本発明は、前記突き合わせ
部の内周面および外周面に向けて照射される各レーザ光
は、一つのレーザ光発生源から出力されたレーザ光を分
光することによって得られることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, each laser light emitted toward the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the abutting portion is obtained by dispersing the laser light output from one laser light source. It is characterized by being obtained.

【0024】本発明に従えば、各レーザ光は、1つのレ
ーザ発生源から得られた一本のレーザ光を分光すること
によって、得られる。したがって、溶接装置は、1つの
レーザ発生源を備えているだけでよく、装置台数を減ら
すことができ、溶接装置を低価格で提供することができ
る。
According to the present invention, each laser beam is obtained by dispersing one laser beam obtained from one laser source. Therefore, the welding device only needs to have one laser source, the number of devices can be reduced, and the welding device can be provided at a low price.

【0025】請求項5記載の本発明は、前記突き合わせ
部を溶接した後、突き合わせ部の内周面側あるいは内周
面および外周面の両面側に形成されたビードに向けて、
溶接時よりも出力エネルギの低いレーザ光を照射するこ
とを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, after welding the abutting portions, toward the bead formed on the inner peripheral surface side of the abutting portions or on both the inner peripheral surface side and the outer peripheral surface side,
It is characterized by irradiating a laser beam whose output energy is lower than that during welding.

【0026】本発明に従えば、突き合わせ部の内周面側
あるいは内周面および外周面の両面側に形成されたビー
ドに、溶接時よりも低い出力エネルギである、たとえば
焦点をぼかしたレーザ光が照射され、これによってビー
ドの表面が部分的に溶融されて、滑らかになる。したが
って、管内を流れる流体の流れ抵抗が可及的に少なくな
り、圧力損失が少なくなる。また、外周面側に形成され
たビード表面が滑らかになることで、外観品質が不良な
場合、改良できる。
According to the present invention, the bead formed on the inner peripheral surface side of the abutting portion or on both the inner peripheral surface and the outer peripheral surface has a lower output energy than that at the time of welding, for example, defocused laser light. Are irradiated, which partially melts and smoothes the surface of the bead. Therefore, the flow resistance of the fluid flowing in the pipe is reduced as much as possible, and the pressure loss is reduced. Further, by smoothing the bead surface formed on the outer peripheral surface side, it is possible to improve the appearance quality when the quality is poor.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】まず、本発明のレーザ溶接方法を
実現する実施の一形態のレーザ溶接装置51について説
明する。図1は、レーザ溶接装置51を示す図である。
レーザ溶接装置51は、2本の鋼管52,53を固定す
る管固定機構56と、2本の鋼管52,53の突き合わ
せ部54の内周面60側に配置される第1レーザ出力ヘ
ッド57と、突き合わせ部54の外周面62側に配置さ
れる第2レーザ出力ヘッド58と、レーザ発振器59
と、レーザ発振器59と第1および第2レーザ出力ヘッ
ド57,58とを接続するレーザ導光ファイバケーブル
65とによって構成される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First, a laser welding apparatus 51 of one embodiment for realizing the laser welding method of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a laser welding device 51.
The laser welding device 51 includes a pipe fixing mechanism 56 that fixes the two steel pipes 52 and 53, and a first laser output head 57 that is arranged on the inner peripheral surface 60 side of the abutting portion 54 of the two steel pipes 52 and 53. A second laser output head 58 disposed on the outer peripheral surface 62 side of the butting portion 54, and a laser oscillator 59.
And a laser light guide fiber cable 65 that connects the laser oscillator 59 to the first and second laser output heads 57 and 58.

【0028】管固定機構56は、略水平に配置され、端
面55が相互に突き合わされる2本の鋼管52,53の
突き合わせ部54を、外周面62側から把持して固定す
るとともに、各鋼管52,53の管軸64が同軸となる
ように、各鋼管52,53の位置決めを行う部材であ
る。
The pipe fixing mechanism 56 holds the abutting portions 54 of the two steel pipes 52, 53 whose end faces 55 are abutted against each other from the outer peripheral surface 62 side, and fixes the abutting portions 54, and the steel pipes 56 are fixed to each other. This is a member for positioning the steel pipes 52, 53 so that the pipe axes 64 of the pipes 52, 53 are coaxial.

【0029】第1レーザ出力ヘッド57は、レーザ出射
口87を突き合わせ部54の内周面60に対向させた状
態で、突き合わせ部54の内周面60側に配置され、各
鋼管52,53に共通な管軸64を中心として、内周面
60に沿って、移動可能に設けられる。この第1レーザ
出力ヘッド57は、レーザ出射口87から突き合わせ部
54の内周面60に向けて、第1レーザ光61を出射す
る。
The first laser output head 57 is arranged on the inner peripheral surface 60 side of the abutting portion 54 with the laser emission port 87 facing the inner peripheral surface 60 of the abutting portion 54, and is attached to each steel pipe 52, 53. It is movably provided along the inner peripheral surface 60 about the common tube axis 64. The first laser output head 57 emits the first laser light 61 from the laser emission port 87 toward the inner peripheral surface 60 of the abutting portion 54.

【0030】第2レーザ出力ヘッド58は、レーザ出射
口87を突き合わせ部54の外周面62に対向させた状
態で、突き合わせ部54の外周面62側に配置され、鋼
管52,53に共通な管軸64を中心として、外周面6
2に沿って、上記第1レーザ出力ヘッド57と同一方向
に移動可能に設けられる。この第2レーザ出力ヘッド5
8は、レーザ出射口87から突き合わせ部54の外周面
62に向けて、第2レーザ光63を出射する。
The second laser output head 58 is arranged on the outer peripheral surface 62 side of the abutting portion 54 with the laser emission port 87 facing the outer peripheral surface 62 of the abutting portion 54, and is common to the steel pipes 52 and 53. Outer peripheral surface 6 around the axis 64
2 is provided so as to be movable in the same direction as the first laser output head 57. This second laser output head 5
8 emits the second laser light 63 from the laser emission port 87 toward the outer peripheral surface 62 of the abutting portion 54.

【0031】レーザ発振器59は、ハウジング68と、
このハウジング68内部に収納され、一本のレーザ光6
9を出力するレーザ発生源66と、このレーザ発生源6
6で出力された一本のレーザ光69を2本の第1および
第2レーザ光61,63に分光するハーフミラーなどの
分光手段67とを含んで構成される。この分光手段67
によって分光された第1および第2レーザ光61,63
が、レーザ導光ファイバ65を介して、第1および第2
レーザ出力ヘッド57,58に入力される。このよう
に、2本の第1および第2レーザ光61,63は、1つ
のレーザ発生源66で出力された一本のレーザ光69を
分光することによって得られるので、レーザ溶接装置5
1は、1つのレーザ発生源66を備えているだけでよ
い。したがって、装置台数を減らすことができ、レーザ
溶接装置51を低価格で提供することができる。また、
上記レーザ発生源66によって出力されるレーザ光69
は、YAGレーザなどのパルスレーザまたは炭酸ガスレ
ーザなどの連続発振レーザなどが使用される。
The laser oscillator 59 includes a housing 68,
A laser beam 6 is stored inside the housing 68.
Laser source 66 that outputs 9 and this laser source 6
It is configured to include a spectroscopic means 67 such as a half mirror that disperses one laser beam 69 output in 6 into two first and second laser beams 61 and 63. This spectroscopic means 67
First and second laser light 61, 63 split by
Through the laser guiding fiber 65, the first and second
It is input to the laser output heads 57 and 58. In this way, the two first and second laser beams 61 and 63 are obtained by splitting the one laser beam 69 output from the one laser generation source 66, so that the laser welding device 5
1 need only have one laser source 66. Therefore, the number of devices can be reduced, and the laser welding device 51 can be provided at a low price. Also,
Laser light 69 output by the laser source 66
A pulsed laser such as a YAG laser or a continuous wave laser such as a carbon dioxide laser is used as the laser.

【0032】次に、第1および第2レーザ出力ヘッド5
7,58について詳細に説明する。この第1および第2
レーザ出力ヘッド57,58は、図2に示す直筒形のレ
ーザ出力ヘッド71または図3に示す屈折筒形のレーザ
出力ヘッド72が用いられる。なお、図2および図3に
おいて、同一の作用を有する部材については同一の参照
符を付す。
Next, the first and second laser output heads 5
7, 58 will be described in detail. This first and second
As the laser output heads 57 and 58, a straight cylindrical laser output head 71 shown in FIG. 2 or a refraction cylindrical laser output head 72 shown in FIG. 3 is used. 2 and 3, members having the same function are designated by the same reference numerals.

【0033】図2に示すように、直筒形レーザ出力ヘッ
ド71は、両端部が開口し、一端部(図2の上方)にレ
ーザ導光ファイバケーブル65が接続される出力ヘッド
筐体73と、出力ヘッド筐体73の他端部側(図2の下
方)に設けられる先細状の溶接ノズル76と、出力ヘッ
ド筐体73の内部に設けられる波長選択ミラー77、リ
コリメートレンズ74および集光レンズ75と、出力ヘ
ッド筐体73の側壁の開口部83から外方に屈曲して設
けられる中空の屈曲部84と、屈曲部84の端部に設け
られるCCDカメラなどの溶接部観察装置78とによっ
て構成される。
As shown in FIG. 2, the straight cylinder type laser output head 71 has an output head housing 73 having both ends open and one end (upper part in FIG. 2) to which a laser light guide fiber cable 65 is connected. A tapered welding nozzle 76 provided on the other end side (downward in FIG. 2) of the output head housing 73, a wavelength selection mirror 77, a recollimator lens 74, and a condenser lens provided inside the output head housing 73. 75, a hollow bent portion 84 bent outward from the opening 83 of the side wall of the output head housing 73, and a welding portion observing device 78 such as a CCD camera provided at the end of the bent portion 84. Composed.

【0034】レーザ発振器59(図1参照)から出力さ
れたレーザ光85は、レーザ導光ファイバケーブル65
内の光ファイバ79を通って、出力ヘッド筐体73の内
部に入光される。光ファイバ79を出たレーザ光85
は、波長選択透過ミラー77を透過し、リコリメートレ
ンズ74によって、その幅が一定に保持され、集光レン
ズ75によって集光されて、溶接ノズル76の先端のレ
ーザ出射口87から出射される。溶接部から出力ヘッド
筐体73内部に入光された可視光81は、波長選択ミラ
ー77によって、開口部83側に反射され、屈曲部84
に入光される。屈曲部84に入光された可視光81は、
屈曲部84の傾斜壁86によって、溶接部観察装置78
側に反射され、かつ集光された後、溶接部観察装置78
に入光される。また、溶接ノズル76には、矢符82に
示すように、不活性ガスなどのシールドガスが導入さ
れ、レーザ出射口87から導出される。
The laser light 85 output from the laser oscillator 59 (see FIG. 1) is emitted from the laser light guide fiber cable 65.
The light is incident on the inside of the output head housing 73 through the optical fiber 79 inside. Laser light 85 emitted from the optical fiber 79
Is transmitted through the wavelength selective transmission mirror 77, its width is kept constant by the recollimator lens 74, is condensed by the condenser lens 75, and is emitted from the laser emission port 87 at the tip of the welding nozzle 76. Visible light 81 incident on the inside of the output head housing 73 from the welded portion is reflected by the wavelength selection mirror 77 toward the opening 83 side, and the bent portion 84.
Is received by. The visible light 81 incident on the bent portion 84 is
By the inclined wall 86 of the bent portion 84, the welding portion observation device 78
After being reflected to the side and collected, the welding portion observation device 78
Is received by. Further, as shown by the arrow 82, a shield gas such as an inert gas is introduced into the welding nozzle 76 and is led out from the laser emission port 87.

【0035】図3に示すように、屈折筒形レーザ出力ヘ
ッド72は、T字状の3方向に臨んで開口する第1〜第
3開口部89〜91を有する出力ヘッド筐体92と、出
力ヘッド筐体92の第1開口部89側に設けられる先細
状の溶接ノズル76と、出力ヘッド筐体73の内部に設
けられる波長選択ミラー77、リコリメートレンズ74
および集光レンズ75と、出力ヘッド筐体92の第2開
口部90側に設けられるCCDカメラなどの溶接部観察
装置78とによって構成される。レーザ導光ファイバケ
ーブル65は、出力ヘッド筐体92の第3開口部91側
に接続される。
As shown in FIG. 3, the refracting cylindrical laser output head 72 has an output head housing 92 having first to third openings 89 to 91 facing the T-shaped three directions and an output. The tapered welding nozzle 76 provided on the first opening 89 side of the head housing 92, the wavelength selection mirror 77, and the recollimator lens 74 provided inside the output head housing 73.
And a condensing lens 75 and a welding portion observing device 78 such as a CCD camera provided on the second opening 90 side of the output head housing 92. The laser light guide fiber cable 65 is connected to the third opening 91 side of the output head housing 92.

【0036】レーザ発振器59から出力されたレーザ光
85は、レーザ導光ファイバケーブル65内の光ファイ
バ79を通って、出力ヘッド筐体73の内部に入光され
る。このレーザ光85は、リコリメートレンズ74によ
って、その幅が一定に保持される。リコリメートレンズ
74を通過したレーザ光85は、波長選択ミラー77に
よって、第1開口部89側に反射され、集光レンズ75
によって集光された後、溶接ノズル76の先端のレーザ
出射口87から出射される。溶接部から出力ヘッド筐体
73の内部に入光した可視光81は、波長選択ミラー7
7によって、第2開口部90側に反射され、集光レンズ
88によって、集光された後、溶接部観察装置78に入
光する。また、溶接ノズル76には、矢符82に示すよ
うに、不活性ガスなどのシールドガスが導入され、レー
ザ出射口87から導出される。
The laser light 85 output from the laser oscillator 59 passes through the optical fiber 79 in the laser light guide fiber cable 65 and enters the output head housing 73. The width of the laser beam 85 is kept constant by the recollimating lens 74. The laser beam 85 that has passed through the recollimator lens 74 is reflected toward the first opening 89 side by the wavelength selection mirror 77, and the condensing lens 75.
After being collected by the laser beam, the laser beam is emitted from the laser emission port 87 at the tip of the welding nozzle 76. The visible light 81 entering the inside of the output head housing 73 from the welded portion is the wavelength selection mirror 7
The light is reflected toward the second opening 90 side by 7 and is condensed by the condenser lens 88, and then enters the welding portion observation device 78. Further, as shown by the arrow 82, a shield gas such as an inert gas is introduced into the welding nozzle 76 and is led out from the laser emission port 87.

【0037】次に図4〜図7を参照して、本発明のレー
ザ溶接方法について説明する。図4は、本発明のレーザ
溶接方法を説明するための簡略図であり、図5は溶接完
了後の溶接部126を示す図であり、図6は溶接途中の
状態を示す斜視図であり、図7は図6の仮想線で囲まれ
る領域93を拡大して示す図である。まず接合すべき2
本の鋼管52,53を、その各管軸64同士を同軸にし
た状態で略水平に配置し、各鋼管52,53の各端面5
5を相互に突き合わせて、管固定機構56で各鋼管5
2,53を固定する。
Next, the laser welding method of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 is a simplified diagram for explaining the laser welding method of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing a welded portion 126 after welding is completed, and FIG. 6 is a perspective view showing a state during welding. FIG. 7 is an enlarged view showing a region 93 surrounded by a virtual line in FIG. First to join 2
The steel pipes 52, 53 are arranged substantially horizontally with their pipe axes 64 being coaxial with each other.
5 to each other, and each steel pipe 5 by the pipe fixing mechanism 56.
Fix 2, 53.

【0038】次に、2本の鋼管52,53の突き合わせ
部54の内部98に設けられた第1レーザ出力ヘッド5
7を、管軸64を中心軸として内周面60に沿って、一
回転方向(矢符100方向)に移動させながら、内周面
60に向けて第1レーザ光61を照射する。これに並行
して、突き合わせ部54の外部99に設けられた第2レ
ーザ出力ヘッド58を管軸64を中心軸として外周面6
2に沿って、第1レーザ出力ヘッド57と同一回転方向
(矢符101方向)に移動させながら、外周面62に向
けて第2レーザ光63を照射する。このように、2つの
レーザ出力ヘッド57,58から突き合わせ部54に第
1および第2レーザ光61,63が照射されることによ
って、この突き合わせ部54が、全周にわたって、加熱
溶融され、2本の鋼管52,53が接合される。このよ
うに、突き合わせ部54の内周面60側と外周面62側
とを並行して溶接するので、従来技術に比べて、作業効
率の低下が防がれる。
Next, the first laser output head 5 provided inside the abutting portion 54 of the two steel pipes 52, 53.
The first laser light 61 is irradiated toward the inner peripheral surface 60 while moving the tube 7 in one rotation direction (direction of arrow 100) along the inner peripheral surface 60 with the tube axis 64 as the central axis. In parallel with this, the second laser output head 58 provided on the outside 99 of the abutting portion 54 is attached to the outer peripheral surface 6 with the tube axis 64 as the central axis.
The second laser light 63 is emitted toward the outer peripheral surface 62 while moving in the same rotation direction (direction of the arrow 101) as the first laser output head 57 along 2. In this way, the two laser output heads 57 and 58 irradiate the abutting portion 54 with the first and second laser beams 61 and 63, whereby the abutting portion 54 is heated and melted over the entire circumference, and the two abutting portions 54 are heated. Steel pipes 52 and 53 are joined together. In this way, since the inner peripheral surface 60 side and the outer peripheral surface 62 side of the abutting portion 54 are welded in parallel, a decrease in work efficiency can be prevented as compared with the prior art.

【0039】さらに詳しく述べると、突き合わせ部54
の上半分の第1領域102では、内周面60が鉛直下方
に臨み、外周面62が鉛直上方に臨む。この第1領域1
02を溶接するとき、内部98から内周面60に向けて
照射される第1レーザ光61の照射位置が、先行して、
内周面60に沿って一方側(図5から見て時計方向)に
移動し、外部99から外周面62に向けて照射される第
2レーザ光63の照射位置が、第1レーザ光61の照射
位置の移動に追従して、外周面62に沿って、同一回転
方向(図5から見て時計方向)に移動するように、第1
および第2レーザ出力ヘッド57,58の移動を制御す
る。
More specifically, the abutting portion 54
In the first region 102 of the upper half, the inner peripheral surface 60 faces vertically downward and the outer peripheral surface 62 faces vertically upward. This first area 1
When welding 02, the irradiation position of the first laser beam 61 irradiated from the inside 98 toward the inner peripheral surface 60 precedes,
The irradiation position of the second laser light 63, which moves to one side (clockwise when viewed from FIG. 5) along the inner peripheral surface 60 and is irradiated from the outer 99 toward the outer peripheral surface 62, is the position of the first laser light 61. Following the movement of the irradiation position, the first movement is performed along the outer peripheral surface 62 in the same rotation direction (clockwise as viewed from FIG. 5).
And controlling the movement of the second laser output heads 57, 58.

【0040】また、突き合わせ部54の下半分の第2領
域103では、外周面62が鉛直下方に臨み、内周面6
0が鉛直上方に臨む。この第2領域103を溶接すると
き、外部99から外周面62に向けて照射される第2レ
ーザ光63の照射位置が、先行して、外周面62に沿っ
て一方側(図5から見て時計方向)に移動し、内部98
から内周面60に向けて照射される第1レーザ光61の
照射位置が、外周面62の第2レーザ光63の照射位置
の移動に追従して、内周面60に沿って、同一回転方向
(図5から見て時計方向)に移動するように、第1およ
び第2レーザ出力ヘッド57,58を制御する。
In the second region 103 in the lower half of the butting portion 54, the outer peripheral surface 62 faces vertically downward, and the inner peripheral surface 6
0 faces vertically above. When welding the second region 103, the irradiation position of the second laser light 63 irradiated from the outside 99 toward the outer peripheral surface 62 precedes one side along the outer peripheral surface 62 (as viewed from FIG. 5). (Clockwise) and move inside 98
The irradiation position of the first laser light 61 irradiated from the inner peripheral surface 60 to the inner peripheral surface 60 follows the movement of the irradiation position of the second laser light 63 on the outer peripheral surface 62, and rotates the same along the inner peripheral surface 60. The first and second laser output heads 57 and 58 are controlled so as to move in the direction (clockwise as viewed in FIG. 5).

【0041】また、第1領域102と第2領域103と
を分断する第1境界位置104で、第2レーザ光63が
第1レーザ光61の照射位置を、追い越して先行し、第
2境界位置105で、第1レーザ光61の照射位置が第
2レーザ光の照射位置を、追い越して先行するように、
第1および第2レーザ出力ヘッド57,58を制御す
る。
At the first boundary position 104 that divides the first area 102 and the second area 103, the second laser light 63 overtakes the irradiation position of the first laser light 61 and precedes, and the second boundary position. At 105, the irradiation position of the first laser light 61 overtakes and precedes the irradiation position of the second laser light,
The first and second laser output heads 57 and 58 are controlled.

【0042】また図6および図7に示すように、第1レ
ーザ光61および第2レーザ光63は、これらいずれか
一方のレーザ光のみによって、突き合わせ部54を、厚
み方向に完全に溶融しないように照射される。すなわ
ち、第1レーザ光61は、その焦点112が鋼管52の
厚み方向中心線114よりも、わずかに外周面62側
(図7の上方)に突出して配置されるように照射され、
第2レーザ光63は、その焦点113が鋼管52の厚み
方向中心線114よりも、わずかに内周面60側(図7
の下方)に突出して配置されるように照射される。した
がって、第1および第2レーザ光61,63として、比
較的レーザ出力の低いレーザ光を使用することができ
る。したがって、レーザ光発生源66(図1参照)は、
低出力のレーザ光を発生する既存のレーザ光発生源でよ
い。これによって、レーザ溶接装置51を安価に提供す
ることができる。
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, the first laser beam 61 and the second laser beam 63 do not completely melt the abutting portion 54 in the thickness direction by only one of the laser beams. Is irradiated. That is, the first laser beam 61 is irradiated so that the focal point 112 thereof is arranged so as to slightly project from the thickness direction center line 114 of the steel pipe 52 toward the outer peripheral surface 62 side (upper side in FIG. 7).
The focus 113 of the second laser light 63 is slightly closer to the inner peripheral surface 60 side than the center line 114 in the thickness direction of the steel pipe 52 (see FIG. 7).
Is irradiated so as to be arranged so as to project downward (below). Therefore, as the first and second laser beams 61 and 63, laser beams having a relatively low laser output can be used. Therefore, the laser light source 66 (see FIG. 1) is
An existing laser light source that generates low-power laser light may be used. Thereby, the laser welding device 51 can be provided at low cost.

【0043】また上述したように、各レーザ光61,6
3のいずれか一方のレーザ光のみによって、突き合わせ
部54は厚み方向に完全に溶融されないので、従来技術
の1パスレーザ溶接方法に比べて、各一本の第1および
第2レーザ光61,63がそれぞれ溶融すべき金属量は
少なくなる。したがって、重力による溶融金属の垂れ下
がり量が少なくなる。これによって、従来技術のよう
に、垂れ下がり量の多い場合に比べて、溶接部への外部
環境の影響が少なくて済み、安定した溶接が可能とな
る。
Further, as described above, each laser beam 61, 6
Butt portion 54 is not completely melted in the thickness direction by only one of the three laser beams, so that each of the first and second laser beams 61, 63 is different from the conventional one-pass laser welding method. The amount of metal to be melted in each case decreases. Therefore, the amount of hanging down of the molten metal due to gravity is reduced. As a result, compared to the case where the amount of sagging is large as in the conventional technique, the influence of the external environment on the welded portion is less, and stable welding is possible.

【0044】上述したように、第1および第2レーザ出
力ヘッド57,58の移動および第1および第2レーザ
光61,63の照射深さを制御することによって、突き
合わせ部54の厚み方向鉛直上方側領域107は、先行
するレーザ光61によって予熱された後に、追従するレ
ーザ光62によって溶融される。したがって、鉛直上方
側領域107の溶融金属の温度が高く、この領域107
の溶融金属が硬化するまでの時間が長い。これによっ
て、溶融金属が硬化するまでに、発生した気泡がこの領
域107から外部に抜け出すことができるので、ブロー
ホールを防止することができる。また、突き合わせ部5
4の鉛直下方側領域108は、先行するレーザ光61の
みによって、加熱されるだけであるので、溶融金属は比
較的速く硬化する。したがって、この領域108の溶融
金属の垂れ下がりを防止できる。このように、欠陥を修
復しながら、溶接を行うことができるので、高品質な溶
接継手を得ることができる。
As described above, by controlling the movement of the first and second laser output heads 57 and 58 and the irradiation depth of the first and second laser beams 61 and 63, the butt portion 54 is vertically upward in the thickness direction. The side region 107 is preheated by the preceding laser light 61 and then melted by the following laser light 62. Therefore, the temperature of the molten metal in the vertically upper region 107 is high, and this region 107
It takes a long time for the molten metal to harden. By this, the generated bubbles can escape from the region 107 to the outside by the time the molten metal is hardened, so that blowholes can be prevented. Also, the butting part 5
The vertically lower region 108 of No. 4 is heated only by the preceding laser light 61, so that the molten metal hardens relatively quickly. Therefore, it is possible to prevent the molten metal from hanging down in this region 108. As described above, since welding can be performed while repairing defects, a high quality welded joint can be obtained.

【0045】さらに、図6および図7に示すように、先
行する第1レーザ光61によって形成された第1キーホ
ール105と、これに追従する第2レーザ光62によっ
て形成された第2キーホール106とが、常に連通する
ように、第1および第2レーザ出力ヘッド57,58の
移動速度を制御することが好ましい。これによって、溶
接部126に気孔が形成されるなどといった不具合が生
じない。
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, the first keyhole 105 formed by the preceding first laser beam 61 and the second keyhole formed by the second laser beam 62 following the first keyhole 105. It is preferable to control the moving speeds of the first and second laser output heads 57 and 58 so that 106 and 100 are always in communication. As a result, a defect such as formation of pores in the welded portion 126 does not occur.

【0046】このとき、溶接部126の内周面60側の
第1ビード109と外周面62側の第2ビード110と
の鋼管52の厚み方向の重なり量が、管の全周にわたっ
て、ほぼ一定に保持されることが好ましい。このよう
に、第1および第2ビード109,110の重なり部1
15の重なり量をほぼ一定にすることによって、溶接部
126の強度および応力が鋼管52の全周にわたってほ
ぼ均一と成り、溶接部111および溶接後の鋼管52,
53の歪みが、従来技術の溶接方法に比べて低減され
る。
At this time, the overlapping amount in the thickness direction of the steel pipe 52 between the first bead 109 on the inner peripheral surface 60 side of the welded portion 126 and the second bead 110 on the outer peripheral surface 62 side is substantially constant over the entire circumference of the pipe. Is preferably held at. Thus, the overlapping portion 1 of the first and second beads 109, 110
By making the overlapping amount of 15 substantially constant, the strength and stress of the welded portion 126 become substantially uniform over the entire circumference of the steel pipe 52, and the welded portion 111 and the welded steel pipe 52,
The 53 strain is reduced compared to prior art welding methods.

【0047】なお、上記第1および第2ビード109,
110の重なり量を、ほぼ一定に保持する方法として、
レーザ出力ヘッド57,58から照射されるレーザ光6
1,63のレーザ出力を一定に保持した状態で、レーザ
光61,63の照射位置の移動速度を制御する方法があ
る。すなわち、レーザ出力が一定の状態で、レーザ出力
ヘッド57,58の移動速度を制御する。この方法で
は、第1および第2レーザ光61,63のレーザ出力を
一定に保持するので、レーザ発振器59(図1参照)と
して、可変エネルギ形のレーザ発振器を使用する必要が
なく、レーザ溶接装置51の構成が単純化する。
The first and second beads 109,
As a method of keeping the overlapping amount of 110 almost constant,
Laser light 6 emitted from the laser output heads 57 and 58
There is a method of controlling the moving speed of the irradiation positions of the laser beams 61 and 63 while keeping the laser outputs of 1 and 63 constant. That is, the moving speed of the laser output heads 57 and 58 is controlled while the laser output is constant. In this method, since the laser outputs of the first and second laser beams 61 and 63 are kept constant, it is not necessary to use a variable energy type laser oscillator as the laser oscillator 59 (see FIG. 1), and the laser welding apparatus is not required. The configuration of 51 is simplified.

【0048】また、上記第1および第2ビード109,
110の重なり量を、ほぼ一定に保持する他の方法とし
て、レーザ光61,63の照射位置の移動速度を一定に
保持した状態、すなわちレーザ出力ヘッド57,58の
移動速度を一定に保持した状態で、レーザ光61,63
のレーザ出力を制御する方法がある。この方法では、レ
ーザ出力ヘッド57,58を移動させる移動機構の構成
を単純化することができる。
Further, the first and second beads 109,
As another method of keeping the overlapping amount of 110 substantially constant, a state where the moving speed of the irradiation positions of the laser beams 61 and 63 is kept constant, that is, a state where the moving speeds of the laser output heads 57 and 58 are kept constant Then, the laser light 61, 63
There is a method of controlling the laser output of. With this method, the structure of the moving mechanism for moving the laser output heads 57 and 58 can be simplified.

【0049】また前述したように、レーザ出力ヘッド5
7,58は、溶接部観察装置78を備えているので、溶
接作業中に、溶接部126の状態を監視することがで
き、欠陥の発生をすぐに検出することができる。
As described above, the laser output head 5
7 and 58 are equipped with the weld observation device 78, the condition of the weld 126 can be monitored during the welding operation, and the occurrence of defects can be immediately detected.

【0050】また、突き合わせ部5の内周面側に形成さ
れた第1ビード109に、溶接時よりも低い出力エネル
ギである、たとえば焦点をぼかしたレーザ光が照射する
ことが好ましい。つまり、突き合わせ部5の内周部ある
いは内周部および外周部の両面を、化粧盛溶接すること
が好ましい。これによってビードの表面が部分的に溶融
されて、滑らかになる。したがって、管内の流体の流れ
抵抗が可及的に少なくなり、圧力損失が少なくなる。ま
た、外周面側に形成されたビード表面が滑らかになるこ
とで、外観品質が不良な場合、改良できる。
Further, it is preferable that the first bead 109 formed on the inner peripheral surface side of the abutting portion 5 is irradiated with a laser beam having a lower output energy than that at the time of welding, for example, a defocused laser beam. That is, it is preferable that the inner peripheral portion of the abutting portion 5 or both surfaces of the inner peripheral portion and the outer peripheral portion thereof be welded by makeup. This causes the bead surface to partially melt and become smooth. Therefore, the flow resistance of the fluid in the pipe is reduced as much as possible, and the pressure loss is reduced. Further, by smoothing the bead surface formed on the outer peripheral surface side, it is possible to improve the appearance quality when the quality is poor.

【0051】図8は、レーザ溶接装置51の制御系統を
示すブロック図である。レーザ溶接装置51は、前述の
機械的構成に加えて、レーザ溶接装置51を制御する制
御部123と、第1および第2レーザ出力ヘッド57,
58の管軸64まわりの角度位置を検出する位置検出手
段118と、第1および第2レーザ出力ヘッド57,5
8のレーザ出射口87(図2および図3参照)と突き合
わせ部54の内周面60または外周面62との間の距離
を検出する対物距離検出手段119と、先行するレーザ
出力ヘッドの加工条件が複数記憶された第1加工条件デ
ータベース120と、追従するレーザ出力ヘッドの加工
条件が複数記憶された第2加工条件データベース121
と、先行して移動するレーザ出力ヘッドによって、溶融
された部分の溶け込み深さを算出するための情報が記憶
された第3加工条件データベース122とを備える。
FIG. 8 is a block diagram showing the control system of the laser welding apparatus 51. In addition to the above-described mechanical structure, the laser welding device 51 includes a control unit 123 that controls the laser welding device 51, first and second laser output heads 57,
Position detection means 118 for detecting the angular position of the tube 58 around the tube axis 64, and the first and second laser output heads 57, 5
No. 8 laser emission port 87 (see FIGS. 2 and 3) and the objective distance detecting means 119 for detecting the distance between the inner peripheral surface 60 or the outer peripheral surface 62 of the abutting portion 54, and the processing conditions of the preceding laser output head. And a second processing condition database 121 in which a plurality of following laser output head processing conditions are stored.
And a third processing condition database 122 in which information for calculating the penetration depth of the melted portion by the laser output head that moves in advance is stored.

【0052】すなわち制御部123は、溶接部観察装置
78によって観察された溶け込み深さ情報と、位置検出
手段118によって検出された角度位置情報と、対物距
離検出手段119によって検出された対物距離情報とに
基づいて、第1〜第3加工条件データベース120〜1
22から最適な加工条件を選択し、この選択された加工
条件に基づいて、第1および第2レーザ出力ヘッド5
7,58およびレーザ発振器59を制御する。
That is, the control section 123 receives the penetration depth information observed by the welding section observing device 78, the angular position information detected by the position detecting means 118, and the objective distance information detected by the objective distance detecting means 119. Based on the first to third processing condition databases 120-1
The optimum processing conditions are selected from 22 and the first and second laser output heads 5 are selected based on the selected processing conditions.
7, 58 and the laser oscillator 59 are controlled.

【0053】次に、図9および図10を参照して、制御
部123の制御方法について説明する。図9は、制御部
123が先行するレーザ出力ヘッド(略鉛直上方に向け
てレーザ光を出射する第1または第2レーザ出力ヘッド
57,58)を制御する方法を示すフローチャートであ
り、図10は制御部123が追従するレーザ出力ヘッド
(略鉛直下方に向けてレーザ光を出射する第1または第
2レーザ出力ヘッド57,58)を制御する方法を示す
フローチャートである。
Next, the control method of the control unit 123 will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a flowchart showing a method of controlling the laser output head (the first or second laser output head 57, 58 which emits the laser beam substantially vertically upward) by the control unit 123, and FIG. 7 is a flowchart showing a method for controlling a laser output head (first or second laser output heads 57 and 58 that emits laser light substantially vertically downward) followed by a control unit 123.

【0054】まず図9を参照して、先行するレーザ出力
ヘッドの制御について説明する。ステップs0で溶接作
業を開始すると、ステップs1に進み、位置検出手段1
18が先行するレーザ出力ヘッドの角度位置を検出し、
対物距離検出手段119が先行するレーザ出力ヘッドと
突き合わせ部54の内周面または外周面との距離を検出
する。次にステップs2に進み、位置検出手段118お
よび対物距離検出手段119の検出結果に基づいて第1
加工条件データベース120から、最適な加工条件を選
択し、ステップs3で、この選択された加工条件に基づ
いて、突き合わせ部54に向けてレーザ光を出射する。
次にステップs4に進み、溶接部観察装置78で溶接途
中の溶接部126を観察し、ステップs5で、この観察
結果に基づいて、第3加工条件データベース122か
ら、溶融金属の溶け込み深さを算出し、ステップs6
で、算出した溶け込み深さを第2加工条件データベース
121に出力する。その後、ステップs7で、溶接終端
部を検知すると、ステップs8に進み、溶接終端処理を
行う。またステップs7で、溶接終端部が検知されなけ
れば、ステップs1に戻り、上述の制御を繰り返す。
First, the control of the preceding laser output head will be described with reference to FIG. When the welding work is started in step s0, the process proceeds to step s1 and the position detecting means 1
18 detects the angular position of the laser output head preceded by
The objective distance detecting means 119 detects the distance between the preceding laser output head and the inner peripheral surface or the outer peripheral surface of the abutting portion 54. Next, in step s2, the first position detection unit 118 and the object distance detection unit 119 detect the first position based on the detection results.
Optimal processing conditions are selected from the processing condition database 120, and in step s3, laser light is emitted toward the abutting portion 54 based on the selected processing conditions.
Next, in step s4, the welded portion 126 in the middle of welding is observed by the welded portion observation device 78, and in step s5, the penetration depth of the molten metal is calculated from the third processing condition database 122 based on this observation result. And step s6
Then, the calculated penetration depth is output to the second processing condition database 121. After that, when the welding end portion is detected in step s7, the process proceeds to step s8, and welding end processing is performed. If the welding end portion is not detected in step s7, the process returns to step s1 and the above control is repeated.

【0055】次に、図10を参照して追従するレーザ出
力ヘッドの制御について説明する。ステップt0で、追
従するレーザ出力ヘッドの移動が開始されるとステップ
t1に進み、位置検出手段118が追従するレーザ出力
ヘッドの角度位置を検出し、対物距離検出手段119が
追従するレーザ出力ヘッドと突き合わせ部54の内周面
または外周面との距離を検出する。次にステップt2に
進み、位置検出手段118および対物距離検出手段11
9の検出結果に基づいて、先行するレーザ出力ヘッドに
よって溶融された金属の溶け込み深さ情報が入力された
第2加工条件データベース120から、最適な加工条件
を選択し、ステップt3で、この選択された加工条件に
基づいて、突き合わせ部54に向けてレーザ光を出射す
る。次にステップt4に進み、溶接部観察装置78でレ
ーザ光が照射されている溶接部を観察する。その後ステ
ップt5で、溶接終端部を検知すると、ステップt6に
進み、溶接終端処理を行って、ステップt7で溶接作業
が終了する。またステップt6で、溶接終端部が検知さ
れなければ、ステップt1に戻り、上述の制御を繰り返
す。
Next, the control of the laser output head that follows will be described with reference to FIG. When the movement of the following laser output head is started at step t0, the process proceeds to step t1, where the position detecting means 118 detects the angular position of the following laser output head, and the objective distance detecting means 119 follows the following laser output head. The distance from the inner peripheral surface or the outer peripheral surface of the butting portion 54 is detected. Next, in step t2, the position detecting means 118 and the object distance detecting means 11 are detected.
Based on the detection result of No. 9, the optimum processing condition is selected from the second processing condition database 120 in which the penetration depth information of the metal melted by the preceding laser output head is input, and this is selected in step t3. Laser light is emitted toward the abutting portion 54 based on the processing conditions. Next, in step t4, the welded portion irradiated with the laser light is observed by the welded portion observation device 78. After that, when the welding end portion is detected in step t5, the process proceeds to step t6, the welding end process is performed, and the welding operation is ended in step t7. If the welding end portion is not detected in step t6, the process returns to step t1 and the above control is repeated.

【0056】上述してきたように、本発明のレーザ溶接
方法では、突き合わせ部54を溶融するための熱源とし
て、レーザ光61,63を使用しているので、突き合わ
せ部54を高速度で厚み方向に溶融することができ、し
たがって高速度で溶接を完了することができる。また、
電子ビーム溶接方法のように、溶接部の雰囲気を真空に
する必要がないので、真空チャンバを必要とせず、レー
ザ溶接装置51の小型化および単純化を図ることができ
る。さらに、真空にするまでの溶接施工の待ち時間を必
要としないので、電子ビーム溶接方法に比べて、溶接作
業の総施工時間が短くて済む。また、電子ビーム溶接方
法に比べて、形成されるビード109.110が大きい
ので、各鋼管52,53の端面55を厳密に加工する必
要がなく、この端面55の開先のギャップ許容度が大き
い。
As described above, in the laser welding method of the present invention, since the laser beams 61 and 63 are used as the heat source for melting the butt section 54, the butt section 54 is moved at a high speed in the thickness direction. It can be melted and thus the welding can be completed at high speed. Also,
Unlike the electron beam welding method, since it is not necessary to make the atmosphere of the welded portion vacuum, a vacuum chamber is not required, and the laser welding apparatus 51 can be miniaturized and simplified. Furthermore, since the waiting time for welding work until vacuuming is not required, the total working time of welding work can be shortened as compared with the electron beam welding method. In addition, since the bead 109.110 formed is larger than in the electron beam welding method, it is not necessary to strictly process the end face 55 of each steel pipe 52, 53, and the gap tolerance of the groove of this end face 55 is large. .

【0057】また、以上に説明した本発明のレーザ溶接
方法は、たとえばパイプライン敷設作業において好適に
実施され、さらに大容量のガスなどの流体を輸送するた
めの大径の管および高圧輸送に耐えるための厚板の管を
接続するときに、特に好適に実施される。
The above-described laser welding method of the present invention is preferably carried out, for example, in pipeline laying work, and can withstand large-diameter pipes and high-pressure transportation for transporting fluids such as large volumes of gas. It is particularly preferably implemented when connecting slab tubes for.

【0058】[0058]

【発明の効果】請求項1記載の本発明によれば、レーザ
光を、それぞれ内周面と外周面との両側から、突き合わ
せ部に照射するので、いずれか一方側のレーザ光で、突
き合わせ部を管の厚み方向に完全に溶融させる必要がな
くなる。したがって、いずれか一方側のレーザ光が溶融
すべき金属量が少なくなるので、重力による溶融金属の
垂れ下がり量が少なくなり、溶接作業が阻害されること
が防がれる。また、突き合わせ部の内周面側と外周面側
とを、並行して溶接する構成であるので、従来技術に比
べて作業効率が低下しない。また、いずれか一方側のレ
ーザ光のみによって管の厚み方向に完全に溶融させる必
要がないので、比較的レーザ出力の低いレーザ光を使用
することができる。
According to the first aspect of the present invention, the abutting portion is irradiated with the laser light from both sides of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface, respectively. Does not need to be completely melted in the thickness direction of the tube. Therefore, the amount of metal to be melted by the laser light on either one side is reduced, so that the amount of hanging down of the molten metal due to gravity is reduced, and it is possible to prevent the welding operation from being hindered. Further, since the inner peripheral surface side and the outer peripheral surface side of the abutting portion are welded in parallel, the work efficiency does not decrease as compared with the prior art. Further, since it is not necessary to completely melt the laser beam on either side in the thickness direction of the tube, a laser beam having a relatively low laser output can be used.

【0059】また本発明によれば、先行するレーザ光に
よって形成された第1キーホールと追従するレーザ光に
よって形成された第2キーホールとが連通することで、
突き合わせ部に気孔が形成されるなどといった不具合が
生じない。また、突き合わせ部の厚みの鉛直上方側領域
の金属は、先行するレーザ光によって予熱された後に、
追従するレーザ光によって溶融されるので、鉛直上方側
領域の溶融金属の温度が高く、この鉛直上方側領域の溶
融金属が硬化するまでの時間が長くなる。したがって、
溶融金属が硬化するまでに、溶接部の気泡が抜け出すこ
とができるので、ブローホールを防止することができ
る。また、突き合わせ部の鉛直下方側領域の溶融金属
は、比較的速く硬化するので、この鉛直下方側領域の重
力による溶融金属の垂れ下がりを防止できる。
Further, according to the present invention, the first keyhole formed by the preceding laser beam and the second keyhole formed by the following laser beam communicate with each other,
Problems such as formation of pores at the butted portion do not occur. In addition, the metal in the vertically upper region of the thickness of the abutting portion, after being preheated by the preceding laser light,
Since it is melted by the following laser beam, the temperature of the molten metal in the vertically upper region is high, and the time until the molten metal in the vertically upper region is hardened becomes long. Therefore,
By the time the molten metal is hardened, the bubbles in the welded portion can escape, so blowholes can be prevented. Further, since the molten metal in the vertically lower region of the abutting portion hardens relatively quickly, it is possible to prevent the molten metal from sagging due to gravity in the vertically lower region.

【0060】請求項2記載の本発明によれば、突き合わ
せ部の内周面側のビードと外周面側のビードとの管の厚
み方向の重なり量が、管の全周に渡って、ほぼ一定に保
持されるので、溶接部の強度および応力が、管の全周に
わたってほぼ均一と成り、溶接部および管の歪みが低減
される。また、レーザ光のレーザ出力を一定に保持する
ので、レーザ出力の可変形のレーザ光発生源を使用する
必要がない。
According to the second aspect of the present invention, the overlap amount of the bead on the inner peripheral surface side and the bead on the outer peripheral surface side of the butted portion in the pipe thickness direction is substantially constant over the entire circumference of the pipe. Since the strength and the stress of the welded portion are substantially uniform over the entire circumference of the pipe, the distortion of the welded portion and the pipe is reduced. Further, since the laser output of the laser light is kept constant, it is not necessary to use a variable laser output source of laser output.

【0061】請求項3記載の本発明によれば、突き合わ
せ部の内周面側のビードと外周面側のビードとの管の厚
み方向の重なり量が、管の全周にわたって、ほぼ一定に
保持されるので、溶接部の強度および応力が、管の全周
にわたってほぼ均一と成り、溶接完了後の溶接部および
管の歪みが低減される。また、各レーザ光の移動速度を
一定に保持するので、レーザ光を出射するレーザ出力ヘ
ッドの移動機構の構成を単純化することができる。
According to the third aspect of the present invention, the overlapping amount in the thickness direction of the pipe between the bead on the inner peripheral surface side and the bead on the outer peripheral surface side of the butted portion is kept substantially constant over the entire circumference of the pipe. As a result, the strength and stress of the weld become substantially uniform over the entire circumference of the pipe, and the distortion of the weld and the pipe after welding is completed is reduced. Further, since the moving speed of each laser beam is kept constant, the structure of the moving mechanism of the laser output head for emitting the laser beam can be simplified.

【0062】請求項4記載の本発明によれば、各レーザ
光は、1つのレーザ発生源から得られた一本のレーザ光
を分光することによって、得られるので、装置台数を減
らすことができ、レーザ溶接装置を低価格で提供するこ
とができる。
According to the fourth aspect of the present invention, each laser beam can be obtained by dispersing one laser beam obtained from one laser source, so that the number of devices can be reduced. The laser welding device can be provided at a low price.

【0063】請求項5記載の本発明によれば、突き合わ
せ部の内周面側に形成されたビードの表面が部分的に溶
融されて、滑らかになる。したがって、管内を流れる流
体の流れ抵抗が可及的に少なくなり、圧力損失が少なく
なる。
According to the present invention of claim 5, the surface of the bead formed on the inner peripheral surface side of the butted portion is partially melted and becomes smooth. Therefore, the flow resistance of the fluid flowing in the pipe is reduced as much as possible, and the pressure loss is reduced.

【0064】また、外周面側に形成されたビードの表面
が部分的に滑らかになることで、外観品質が不良な場
合、改良できる。
Further, by partially smoothing the surface of the bead formed on the outer peripheral surface side, it is possible to improve when the appearance quality is poor.

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

【図1】レーザ溶接装置51を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a laser welding device 51.

【図2】直筒形レーザ出力ヘッド71を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a straight cylindrical laser output head 71.

【図3】屈折筒形レーザ出力ヘッド72を示す図であ
る。
FIG. 3 is a view showing a refracting cylindrical laser output head 72.

【図4】本発明のレーザ溶接方法を説明するための図で
ある。
FIG. 4 is a diagram for explaining the laser welding method of the present invention.

【図5】溶接完了後の溶接部126を示す図である。FIG. 5 is a view showing a welded portion 126 after welding is completed.

【図6】溶接途中の状態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a state during welding.

【図7】図6の仮想線で囲まれる領域93を拡大して示
す図である。
7 is an enlarged view showing a region 93 surrounded by a virtual line in FIG.

【図8】レーザ溶接装置51の制御系統を示すブロック
図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a control system of a laser welding device 51.

【図9】先行するレーザ出力ヘッドを制御する方法を示
すフローチャートである。
FIG. 9 is a flow chart showing a method of controlling a preceding laser output head.

【図10】追従するレーザ出力ヘッドを制御する方法を
示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flow chart illustrating a method of controlling a following laser output head.

【図11】自動MAG溶接装置で、V形開先が形成され
た2本の管2の突き合わせ部5を溶接する方法を示す図
である。
FIG. 11 is a diagram showing a method of welding the abutting portions 5 of two pipes 2 having V-shaped grooves formed by an automatic MAG welding device.

【図12】(a)は、溶接前の突き合わせ部5を示す図
であり、(b)は溶接後の溶接部30を示す図である。
12A is a diagram showing a butted portion 5 before welding, and FIG. 12B is a diagram showing a welded portion 30 after welding.

【図13】自動MAG溶接装置で、X形開先が形成され
た2本の管2の突き合わせ部5を溶接する方法を示す図
である。
FIG. 13 is a diagram showing a method of welding the abutting portions 5 of two pipes 2 having an X-shaped groove formed by an automatic MAG welding device.

【図14】(a)は、溶接前の突き合わせ部7を示す図
であり、(b)は溶接後の溶接部32を示す図である。
14A is a diagram showing a butted portion 7 before welding, and FIG. 14B is a diagram showing a welded portion 32 after welding.

【図15】プラズマアーク溶接方法で、突き合わせ部9
を溶接する方法を示す図である。
FIG. 15 shows a butt portion 9 in the plasma arc welding method.
It is a figure which shows the method of welding.

【図16】(a)は、溶接前の突き合わせ部9を示す図
であり、(b)は溶接後の溶接部34を示す図である。
16 (a) is a diagram showing a butted portion 9 before welding, and FIG. 16 (b) is a diagram showing a welded portion 34 after welding.

【図17】1パス電子ビーム溶接方法で、突き合わせ部
13を溶接する方法を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a method of welding the abutting portion 13 by a one-pass electron beam welding method.

【図18】(a)は、溶接前の突き合わせ部13を示す
図であり、(b)は溶接後の溶接部35を示す図であ
る。
18 (a) is a diagram showing a butted portion 13 before welding, and FIG. 18 (b) is a diagram showing a welded portion 35 after welding.

【図19】1パスレーザ溶接方法で、突き合わせ部17
を溶接する方法を示す図である。
FIG. 19 shows an abutting portion 17 by a one-pass laser welding method.
It is a figure which shows the method of welding.

【図20】(a)は、溶接前の突き合わせ部17を示す
図であり、(b)は溶接後の溶接部36を示す図であ
る。
20A is a diagram showing a butted portion 17 before welding, and FIG. 20B is a diagram showing a welded portion 36 after welding.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

51 レーザ溶接装置 52,53 鋼管 54 突き合わせ部 55 端面 56 管固定機構 57 第1レーザ出力ヘッド 58 第2レーザ出力ヘッド 59 レーザ発振器 61 第1レーザ光 63 第2レーザ光 109 第1ビード 110 第2ビード 115 重なり部 51 Laser welding equipment 52,53 steel pipe 54 Butt 55 Edge 56 tube fixing mechanism 57 First Laser Output Head 58 Second Laser Output Head 59 Laser oscillator 61 First laser light 63 Second laser light 109 1st bead 110 Second Bead 115 Overlap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 26/00 - 26/42 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B23K 26/00-26/42

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 略水平に配置され、端面が相互に突き合
わされた2本の管の突き合わせ部に、内周面側と外周面
側との両側から、突き合わせ部の内周面および外周面に
向けて、並行してレーザ光を照射することによって、突
き合わせ部を加熱溶融し、2本の管を接合するレーザ溶
接方法において、前記突き合わせ部の内周面および外周面のうち鉛直下方
に臨む面に照射されるレーザ光の照射位置を、前記管の
周方向に沿って一方向に移動させ、かつ前記突き合わせ
部の内周面および外周面のうち鉛直上方に臨む面に照射
されるレーザ光の照射位置を、前記鉛直下方に臨む面に
照射されるレーザ光の照射位置に追従して、前記管の周
方向に沿って同一方向に移動させて、前記鉛直上方に臨
む面を照射するレーザ光の照射位置を、前記鉛直下方に
臨む面を照射するレーザ光の照射位置よりも先行させる
ことを特徴とするレーザ溶接方法。
1. An inner peripheral surface side and an outer peripheral surface are provided at a butting portion of two pipes which are arranged substantially horizontally and whose end surfaces are butted against each other.
From both sides to the inner and outer peripheral surfaces of the butted part
In the laser welding method in which the butt portions are heated and melted by irradiating the laser beams in parallel toward each other to join the two pipes to each other, the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the butt portions are vertically downward.
The irradiation position of the laser light irradiated on the surface facing the
Move in one direction along the circumferential direction and
Irradiation on the inner or outer surface of the part facing vertically upward
The irradiation position of the laser light to be generated on the surface facing vertically downward.
The circumference of the pipe is tracked according to the irradiation position of the irradiated laser light.
Move in the same direction along the direction and
The irradiation position of the laser light that illuminates the
A laser welding method, characterized in that the irradiation position of the laser light for irradiating the facing surface is set ahead .
【請求項2】 前記突き合わせ部の内周面および外周面
に向けて照射される各レーザ光のレーザ出力を一定に保
持した状態で、各レーザ光の照射位置の前記管の周方向
に沿う一方向への移動速度を制御することによって、突
き合わせ部の内周面側のビードと、外周面側のビードと
の前記管の厚み方向の重なり量を全周にわたって、ほぼ
一定に保持することを特徴とする請求項1記載のレーザ
溶接方法。
2. One of the irradiation positions of each laser beam along the circumferential direction of the pipe in a state where the laser output of each laser beam irradiated toward the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the butted portion is kept constant. By controlling the moving speed in the direction, the overlapping amount in the thickness direction of the pipe between the bead on the inner peripheral surface side of the abutting portion and the bead on the outer peripheral surface side is kept substantially constant over the entire circumference. The laser welding method according to claim 1.
【請求項3】 前記突き合わせ部の内周面および外周面
に向けて照射される各レーザ光の照射位置の前記管の周
方向に沿う一方向への移動速度を一定に保持した状態
で、各レーザ光のレーザ出力を制御することによって、
突き合わせ部の内周面側のビードと、外周面側のビード
との前記管の厚み方向の重なり量を全周にわたって、ほ
ぼ一定に保持することを特徴とする請求項1記載のレー
ザ溶接方法。
3. The moving speed in one direction along the circumferential direction of the tube of the irradiation position of each laser beam irradiated toward the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the butted portion is kept constant. By controlling the laser output of the laser light,
2. The laser welding method according to claim 1, wherein the overlapping amount of the bead on the inner peripheral surface side of the butted portion and the bead on the outer peripheral surface side in the thickness direction of the pipe is kept substantially constant over the entire circumference.
【請求項4】 前記突き合わせ部の内周面および外周面
に向けて照射される各レーザ光は、一つのレーザ光発生
源から出力されたレーザ光を分光することによって得ら
れることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記
載のレーザ溶接方法。
4. The laser light emitted toward the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the abutting portion is obtained by dispersing laser light output from one laser light generating source. The laser welding method according to claim 1.
【請求項5】 前記突き合わせ部を溶接した後、突き合
わせ部の内周面側あるいは内周面および外周面の両面側
に形成されたビードに向けて、溶接時よりも出力エネル
ギの低いレーザ光を照射することを特徴とする請求項1
〜4のいずれか1つに記載のレーザ溶接方法。
5. After welding the butt portion, a laser beam having a lower output energy than that at the time of welding is directed toward a bead formed on the inner peripheral surface side of the butt portion or both the inner peripheral surface and the outer peripheral surface side. Irradiation is carried out.
The laser welding method according to any one of 4 to 4.
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