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JPH0433555B2 - - Google Patents
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JPH0433555B2 - - Google Patents

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Publication number
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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JP
Japan
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welding
butt
center line
laser
laser beam
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP59204146A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6182988A (en
Inventor
Masaki Aihara
Noboru Tsuruta
Juji Kawaai
Yoshito Kawai
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/21Bonding by welding
    • B23K26/24Seam welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/10Devices 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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for butt welding metal strips using a laser beam.

(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。
(Prior art) Generally, when butt welding the end faces of metal strips using a laser beam, there are two cases in which the strips are sheared and then the sheared ends are brought together and butt welded with zero gap.
There are cases where welding is performed while supplying filler wire to this gap. In either case, the laser beam diameter is usually about 0.2 to 0.8 mm and the gap is about 0 to 0.7 mm. In order to obtain good welding strength, it is necessary to maintain the positional deviation between the beam center line and the butt center line or the gap center line within an accuracy of 0.1 to 0.3 mm.

(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。
(Problems to be solved by the invention) Laser beam welding involves welding by transmitting laser light and focusing it with a lens, etc.
Metal mirrors, condensing mirrors, or lenses are used for optical transmission and optical path changes, and changes in this optical system over time.
There was a problem in that the focal position changed by 0.1 to 0.2 mm due to extremely small changes due to wear of the movable parts, and as a result, the welding strength decreased.

(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。
(Means for Solving the Problems) The present invention aims to solve the above-mentioned problems and increase the strength of butt welding by laser beam welding. Therefore, according to the present invention, when butt welding metal strips with a laser beam, the laser torch is moved along the butt center line to perform butt welding. A reference groove is formed by a laser beam on a reference plate set offline on the center line, and the position of the laser torch in the line direction is controlled so that the positional deviation between the center line of the reference groove and the butt center line of the strip is zero. However, the metal strip ends are butt welded.

(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。
(Example) Figures 1 to 3 show an apparatus used to carry out the present invention, and Figure 1 shows an apparatus for shearing the ends of metal strips to be butt-welded and abutting the end faces; In the figure, 1 and 2 are leading and trailing metal strips, 3 and 4 are welding clamps, and 5 and 6 are shear upper and lower blades.
2 are clamped with welding clamps 3 and 4 respectively, the ends of the metal strips 1 and 2 are sheared with upper and lower shear blades 5 and 6, and either the sheared ends or the welding clamps 3 and 4 are moved. end face 1 of the sheared end
a, 2a are positioned at the abutting position shown in FIG. 2 by means of welding clamps 3, 4.

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。
2 and 3 show a laser beam welding machine, 7 is a laser torch, 8 is its laser condensing lens header, 9 is a laser beam reflecting mirror,
These are integrally connected and mounted on a slider 10, and the slider 10 is slidably mounted on a laser torch traveling frame 11 extending in the width direction of the metal strips 1 and 2, as shown in FIG. A laser torch travel drive screw 12 screwed into the slider 10 and extended along the travel frame 11 is connected to the laser torch travel drive motor 1.
3, by rotating the laser torch 7 forward and backward, the laser torch 7 is aligned with the butt center line A of the metal strips 1 and 2.
It is constructed so that it can move along the Also,
Reference numeral 14 indicates a header lifting motor for moving the laser condensing lens header 8 up and down, and 15 indicates a cross-direction header drive motor for moving the header 8 in a direction perpendicular to the abutting center line A.

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。
Further, a bead position detector 16 is mounted on the slider 10 and is configured to run immediately after the laser torch 7 to detect the welding center line B and measure its position.
6 is input to the calculator 17, the butt center line A and the weld center line B from the shear butt position stored in the calculator 17 are calculated by the calculator, and the cross direction header is driven based on the difference. motor 15
The position of the laser torch 7 is adjusted by servo control so that the welding line center B, that is, the center position of the laser beam, always coincides with the butt center line A.

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。
The bead position detector 16 can be configured, for example, to detect the welding center line B by making magnetic detection elements follow both sides of the welding bead position.

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。
18 is a reference plate installed off-line on an extension of the butt center line A, and 19 indicates its holder.

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。
When laser beam welding the front end of the trailing metal strip 2 to the rear end of the leading metal strip 1 using the above-mentioned device, the rear and front ends of the leading and trailing strips 1 and 2 are welded by welding clamps 3 and 4. After clamping them respectively, shear them with the upper and lower shear blades 5 and 6 (see Figure 1), and then move either one of the welding clamps 3 or 4 to butt the end surfaces 1a and 2a of both sheared ends. , the laser torch 7 is run along this butt center line A,
A laser beam is irradiated on the butt part to perform gas seal welding. Welding is performed while maintaining a constant mechanical relationship between the butt center line A and the laser torch 7, that is, the laser torch 7 follows the frame 11.

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。
However, while the laser beam is being transmitted through various mirrors and lenses in the optical system, slight angular changes may occur (due to temperature, etc.) over a long period of time. Therefore, the beam center may shift slightly from its original position.

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。
After welding is complete, the beam is cut off and returns to the standby position. At this time, the laser output is made very small and the off-line reference plate 18 is continuously irradiated with a beam of about 0.2 to 0.7 kW over a length of 5 mm or more. Since the laser torch 7 is on the same traveling frame as when welding, the beam is irradiated to the same position as when welding. This irradiation trace is formed as a deep groove with a width of 0.02 to 0.05 mm, as shown by C in FIG.
This groove C is further scanned by a bead position detector 16 to detect and position the center line of the groove C and therefore the center line B of the weld bead. The position signal of this welding center line B is input to the calculator 17, and compared with the position of the butt center line A obtained by the shear butt device stored in the calculator 17, and the difference is transmitted to the header drive motor 15. The torch position is adjusted by servo control so that the beam position is always on the butt center line A.

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。
As a result, during actual welding, the laser beam position is always located at the butt position of the welded materials or on the gap center line of the welded materials, and thereby sufficient welding strength can always be obtained.

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。
FIG. 7 shows the butt center line A according to the conventional method,
The welding strength is shown in comparison between a case where there is a positional deviation between the welding center line B and a case where the beam center is controlled within a certain range with respect to the butt center line A according to the present invention.

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。
As shown in FIG. 7, according to the conventional method, the deviation ε between the butt center line A and the beam center occurs by 0.2 to 0.3 mm, and at this time, the number of repeated bending of the welded part is extremely small, and the welding strength is low. When the difference ε between the butt center line and the beam center is controlled within 0.15 mm, the number of repeated bending is 19 times or more, and stable welding strength can be maintained.

(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。
(Effects of the Invention) According to the present invention, the beam center from the butt center line during butt welding with a laser beam,
That is, it is possible to almost eliminate positional deviation of the welding center line, thereby achieving the effect that stable welding strength can be maintained.

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

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。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a strip end shearing device provided in conjunction with a laser beam welding device;
Fig. 2 is a schematic side view of the laser beam welding device, Fig. 3 is a schematic front view of the laser beam welding device shown in Fig. 2, and Fig. 4 shows the state of the laser beam bead on the reference plate. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the state of bead-on position detection by the bead position detector. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the positional deviation of the laser beam welding center line. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the position shown in FIG. 6. It is a graph showing the relationship between the amount of deviation and the number of repeated bending. 1... Leading metal strip, 2... Trailing metal strip, 3, 4... Clamp, 5... Upper shear blade, 6... Lower shear blade, 7... Laser torch,
8... Laser condensing lens header, 9... Laser light reflecting mirror, 10... Slider, 11...
...Laser torch travel frame, 12...Laser torch travel drive screw, 13...Laser torch travel drive motor, 14...Header lifting/lowering motor, 15...Cross direction header moving motor, 1
6... Bead position detector, 17... Arithmetic unit, 18
...Reference plate, 19...Reference plate holder.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 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。
1 When butt welding metal strips using a laser beam, the laser torch is moved along the butt center line to form a reference groove using the laser beam on a reference plate set offline on the butt center line, and the center of this reference groove is A laser beam welding method comprising butt-welding the ends of metal strips while controlling the position of a laser torch in the line direction so that the positional deviation between the line and the butt center line of the strip is zero.
JP59204146A 1984-10-01 1984-10-01 Laser beam welding method Granted JPS6182988A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59204146A JPS6182988A (en) 1984-10-01 1984-10-01 Laser beam welding method

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JP59204146A JPS6182988A (en) 1984-10-01 1984-10-01 Laser beam welding method

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Publication Number Publication Date
JPS6182988A JPS6182988A (en) 1986-04-26
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Family

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