JP2004105973A - Automatic laser beam welding apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動レーザー溶接装置に関し、被溶接物、特に、円筒・円柱状の部品もしくはその製造過程の部品に対し自動溶接できるように企図したものである。
【0002】
【従来の技術】
レーザー光は、極めて指向性がよく大エネルギーを有しているので、小さな点に集光することにより、精密な溶接・切断・穿孔・表面改質処理などに利用されている。
【0003】
この場合、ワークの材質や加工手法の違いに応じてパルス波レーザー光(PW)や連続波レーザー光(CW)が使用される。一般的に、パルス波レーザー光は、その持続時間が短いので周辺への影響をおよぼさずに微小な孔をあけたりスポット溶接する加工に適しており、連続波レーザー光は、つぎ目のない溶接などの加工に適している。
【0004】
固体レーザー発振器の一種であるYAGレーザー発振器は、レーザー単結晶としてNdをドープしたYAG(イットリウム,アルミニウム,ガーネット)結晶を用いており、波長が1.064μmのレーザー光を、パルス波レーザー光または連続波レーザー光として出力する。YAGレーザー光は波長が1.064μmの赤外レーザー光であるため、光ファイバーによる伝送が可能である。
【0005】
この結果、YAGレーザー発振器を用いた溶接装置や切断装置では、レーザー光を光ファイバーにより引き回すことができ、設計や配置の自由度が大きい。
【0006】
このようなレーザー溶接装置によりレーザー溶接したときには、狭い溶接範囲に対して溶け込み深さの深い溶接を行うことができる。これはレーザー光には非常に強い集光性があり、エネルギー密度の極めて高い強力な集中熱源として、レーザー光が機能するからである。
【0007】
レーザー溶接装置を用いて、例えば、円筒・円柱状のガスタービンの高温部品である燃焼器の燃料噴出口部材等のワークを溶接加工する場合、旋盤等の回転チャックや小型ターンテーブルを用いてワークを固定し、溶接対象部の決まった位置に溶接加工ヘッドを移動させて位置を固定し、ワークチャック装置を適切な速度で回転させて加工を実施している。
【0008】
また、溶接ロボットにレーザー溶接装置を保持し、ティーチング等により予めレーザー溶接装置の移動軌跡を記憶させる技術(例えば、特許文献1参照)を円筒・円柱状の部品もしくはその製造過程の部品のワークに対して適用することも考えられる。
【0009】
【特許文献1】
特開2000−42775号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術では、ワークの搬入、ワークの固定、被溶接部に対する溶接加工ヘッドの移動及びティーチング、加工後のワークの搬出等の作業は作業者の手により行なわれていた。これらの作業は重量物の運搬やYAGレーザーの照射環境での作業となり、作業環境が悪く生産性の低い作業となっていた。
【0011】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、被溶接物、特に、円筒・円柱状のガスタービンの部品もしくはその製造過程の部品に対して自動的に溶接を行なうことができる自動レーザー溶接装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の自動レーザー溶接装置は、
レーザー光を出力するレーザー発振器と、
レーザー発振器から出力されたレーザー光を溶接加工ヘッドに伝送する光ファイバーと、
溶接加工ヘッドの位置を移動させる移動手段と、
被溶接物の形状を認識する形状認識手段と、
被溶接物を支持する被溶接物支持手段と、
被溶接物支持手段に対する被溶接物の搬入及び搬出を行なうハンドリング手段と、
形状認識手段の情報に基づいて被溶接物に対する溶接加工ヘッドの相対的な位置を所定位置に制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする。
【0013】
また、請求項1に記載の自動レーザー溶接装置において、
レーザー光を出力するレーザー発振器が複数設けられ、
光ファイバーはそれぞれのレーザー発振器からのレーザー光を単独及び合体させて溶接加工ヘッドに伝送する
ことを特徴とする。
【0014】
また、請求項1に記載の自動レーザー溶接装置において、
レーザー光の出力が異なる複数の溶接加工ヘッドを備え、
制御手段は被溶接物の状況により溶接加工ヘッドを選択する機能を備え、選択された溶接加工ヘッドを所定位置に制御するように移動手段を作動させる
ことを特徴とする。
【0015】
また、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の自動レーザー溶接装置において、
形状認識手段は被溶接物を撮影して画像を得る撮像手段であることを特徴とする。
【0016】
また、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の自動レーザー溶接装置において、
形状認識手段は被溶接物に接触することで被溶接物と溶接加工ヘッドとの距離を検出する高さセンサであることを特徴とする。
【0017】
また、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の自動レーザー溶接装置において、
レーザー発振器はYAGレーザー発振器であることを特徴とする。
【0018】
また、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の自動レーザー溶接装置において、
被溶接物は円筒・円柱状の部品もしくはその製造過程の部品であることを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1には本発明の一実施形態例に係る自動レーザー溶接装置の全体構成、図2には溶接加工ヘッドの概略構成を示してある。
【0020】
図1、図2に示すように、レーザー溶接装置1には、レーザー光を出力するYAGレーザー発振器2が備えられ、YAGレーザー発振器2から出力されたレーザー光は光ファイバー3によりコネクタ15を介して溶接加工ヘッド4に伝送される。溶接加工ヘッド4は移動手段(例えば、直行型の溶接ロボット)5に保持され、移動手段5により任意の位置に位置決め移動される。
【0021】
また、レーザー溶接装置1には、被溶接物としての円筒ワーク6の形状を認識する形状認識手段としてのCCDカメラ8及び高さセンサ9が設けられている。
CCDカメラ8には照度調整が可能な照明装置が備えられている。
【0022】
尚、形状認識手段としては、CCDカメラ8や高さセンサ9に限らず、円筒ワーク6の形状を認識できるものであれば、接触式、被接触式等のセンサを適用することが可能である。
【0023】
図1に示すように、被溶接物支持手段としてのワーク用テーブル31及びワーク用テーブル32が備えられ、円筒ワーク6の大きさや形状に応じて適宜選択して使用される。一方、ワークストッカー台車13及びワークストッカー台車14が備えられ、円筒ワーク6の大きさや形状に応じて適宜選択して使用される。
【0024】
ワークストッカー台車13及びワークストッカー台車14に搬入された円筒ワーク6はハンドリング手段としてのハンドリング用多関節ロボット17によりワーク用テーブル31及びワーク用テーブル32に搬送される。
【0025】
CCDカメラ8はワーク用テーブル31及びワーク用テーブル32に支持された円筒ワーク6の撮影を行い、高さセンサ9はワーク用テーブル31及びワーク用テーブル32に支持された円筒ワーク6と溶接加工ヘッド4との高さ検出を行ない、円筒ワーク6の形状認識を行なう。
【0026】
CCDカメラ8の撮影結果及び高さセンサ9の検出結果は制御手段10に入力され、制御手段10からは入力結果に基づいて、溶接加工ヘッド4を所定位置に制御するように移動手段5に移動指令を出力すると共にワーク用テーブル31及びワーク用テーブル32に必要な姿勢駆動を行なうように指令を出力する。
【0027】
つまり、形状認識手段であるCCDカメラ8及び高さセンサ9の情報に基づいて円筒ワーク6に対する溶接加工ヘッド4の相対的な位置が所定位置に制御される。
【0028】
即ち、図2に示すように、CCDカメラ8の撮影結果により溶接対象線7の横方向の位置及び開先状況等が判断され、高さセンサ9により溶接対象線7までの高さが判断され、これらの判断結果に基づいて溶接加工ヘッド4からのレーザー光12が溶接対象線7に集光するように溶接加工ヘッド4の位置及びワーク用テーブル31及びワーク用テーブル32の姿勢が制御される。
【0029】
上記構成のレーザー溶接装置1では、レーザー遮光壁20の外側でワークストッカー台車13もしくはワークストッカー台車14に円筒ワーク6を積載する。
この場合、作業員の人手もしくは図示しないハンドリングロボットが使用される。ワークストッカー台車13もしくはワークストッカー台車14をレーザー溶接装置1の所定位置に移動させてワークストッカー台車13もしくはワークストッカー台車14の位置を固定する。
【0030】
この状態で自動運転が開始される。
【0031】
ハンドリング用多関節ロボット17により円筒ワーク6をワーク用テーブル31もしくはワーク用テーブル32に移動させてチャッキングする。ワーク用テーブル31もしくはワーク用テーブル32の姿勢移動及び溶接加工ヘッド4の所定位置への移動が行なわれる。
【0032】
更に、CCDカメラ8の撮影結果により溶接対象線7の横方向の位置及び開先状況等が判断され、高さセンサ9により溶接対象線7までの高さが判断され、これらの判断結果に基づいて溶接加工ヘッド4からのレーザー光12が溶接対象線7に集光するように溶接加工ヘッド4の位置及びワーク用テーブル31及びワーク用テーブル32の姿勢が制御される。
【0033】
これにより、溶接加工ヘッド4からのレーザー光12が溶接対象線7に集光するように位置及びワーク用テーブル31及びワーク用テーブル32の姿勢が制御され、円筒ワーク6の溶接が自動的に実施される。
【0034】
溶接が完了した後、ハンドリング用多関節ロボット17により加工が完了した円筒ワーク6をワークストッカー台車14もしくはワークストッカー台車13に移動させ、新たな円筒ワーク6をワークストッカー台車13もしくはワークストッカー台車14からワーク用テーブル31もしくはワーク用テーブル32に移 させてチャッキングする。
【0035】
所定数の円筒ワーク6に対して上述した溶接加工を繰り返し、ストックされた円筒ワーク6の加工が完了した後、加工が完了した円筒ワーク6が収容されたワークストッカー台車14もしくはワークストッカー台車13をレーザー遮光壁20の外に移動させて円筒ワーク6の積替えを行なう。
【0036】
以上の一連の動作により、円筒ワーク6の自動レーザー溶接が可能となる。この結果、被溶接物、特に、円筒・円柱状の部品及びその製造過程の部品に対して自動的に溶接を行なうことができる自動レーザー溶接装置とすることが可能になる。円筒・円柱状の部品としては、例えば、ガスタービンの高温部品(燃焼器の燃料供給系の部品等)が適用できる。
【0037】
図3にはYAGレーザー発振器2の概略構成を示してある。コネクタ15は、例えば、3種類の光ファイバーの接続が可能になっている。例えば、図3に示すように、YAGレーザー発振器2として3種類のYAGレーザー発振器2a,2b,2cが備えられている。
【0038】
そして、それぞれのYAGレーザー発振器2a,2b,2cからの光ファイバーがそれぞれ単独で接続される低出力用の光ファイバー3aと(図3(a) 参照)、YAGレーザー発振器2a,2bからの光ファイバーが束ねられて接続される中出力用の光ファイバー3bと(図3(b) 参照)、YAGレーザー発振器2a,2b,2cからの光ファイバーが束ねられて接続される高出力用の光ファイバー3cと(図3(c) 参照)が適宜接続されるようになっている。
【0039】
作業者は、対象となる円筒ワーク6に応じた(必要な溶接深さに応じた)光ファイバー3をコネクタ15に接続しておく。CCDカメラ8による平面状況と高さセンサ9による高さ状況に基づいて溶接対象線7を検出することで、予め接続された光ファイバー3の出力と検出された溶接対象線7に対する出力とが一致しているか否かの確認を行なうことができる。不一致が確認された場合、作業前に要求される出力に合った光ファイバーを接続することができる。
【0040】
図4には本発明の他の実施形態例に係る溶接加工ヘッドの概略構成を示してある。尚、図1乃至図3に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。
【0041】
図に示すように、レーザー光を出力するYAGレーザー発振器2a,2b,2cが備えられ(図3参照)、YAGレーザー発振器2a,2b,2cから出力されたレーザー光は光ファイバー3a,3b,3cによりコネクタ15を介して溶接加工ヘッド21a,21b,21cに伝送される。
【0042】
溶接加工ヘッド21a,21b,21cは移動手段5に保持され、移動手段5により必要な溶接加工ヘッド21a,21b,21cが任意の位置に位置決め移動される。
【0043】
光ファイバー3は、YAGレーザー発振器2a,2b,2cからの光ファイバーがそれぞれ単独で接続される低出力用の光ファイバー3aと(図3(a) 参照)、YAGレーザー発振器2a,2bからの光ファイバーが束ねられて接続される中出力用の光ファイバー3bと(図3(b) 参照)、YAGレーザー発振器2a,2b,2cからの光ファイバーが束ねられて接続される高出力用の光ファイバー3cと(図3(c) 参照)で構成されている。
【0044】
CCDカメラ8の撮影結果及び高さセンサ9の検出結果は制御手段10に入力され、制御手段10からは入力結果に基づいて溶接に用いられる溶接加工ヘッド21a,21b,21cを選択して選択された溶接加工ヘッド21を所定位置に制御するように移動手段5に移動指令を出力する。
【0045】
つまり、CCDカメラ8の撮影結果により溶接対象線7の横方向の位置及び開先状況等が判断され、高さセンサ9により溶接対象線7までの高さが判断され、これらの判断結果に基づいて、所定の溶接深さに対応する溶接加工ヘッド21からのレーザー光12が溶接対象線7に集光するように溶接加工ヘッド21a,21b,21cが選択されて選択された溶接加工ヘッド21の位置が制御される。
【0046】
上記構成のレーザー溶接装置1では、円筒ワーク6を回転させた状態でCCDカメラ8及び高さセンサ9を下降させ、溶接対象線7の画像状況(平面位置等)及び溶接対象線7の高さ状況が認識されて制御手段10に入力される。このとき、高さセンサ9により円筒ワーク6の径が認識される。
【0047】
制御手段10からは溶接対象線7の画像状況及び溶接対象線7の高さ状況に基づいて所定の溶接深さに対応する(円筒ワーク6の径に対応する)溶接加工ヘッド21が選択されて移動手段5に移動指令を出力する。
【0048】
これにより、円筒ワーク6の径に対応する溶接加工ヘッド21からのレーザー光12が溶接対象線7に集光するように溶接加工ヘッド21a,21b,21cの位置が制御される。また、作業者は画像を確認することで溶接状況を手動で調整することもできる。
【0049】
CCDカメラ8による平面状況と高さセンサ9による高さ状況に基づいて溶接対象線7を自動的に倣って円筒ワーク6の径に対応する溶接加工ヘッド21を選択して平面方向位置及び高さ方向位置(即ち3次元位置)を制御することができる。画像処理により平面状況の認識を行なうことにより、作業者は実際の溶接対象線7を確認することができる。
【0050】
従って、溶接対象線7と円筒ワーク6の径に対応した溶接加工ヘッド21のレーザー光12の集光点(照射点)とを自動的に一致させることができ、予めティーチング等により設定した動作に対して補正を行なう等が可能になる。これにより、径の異なる円筒ワーク6の溶接に適用しても必要な溶接加工ヘッド21を選択し溶接対象線7に沿った溶接が可能になり、安定した溶接品質を保つことが可能になる。
【0051】
この結果、被溶接物、特に、円筒・円柱状の部品もしくはその製造過程の部品に対して、異なる種類のワークに対しても自動的に溶接を行なうことができる自動レーザー溶接装置とすることが可能になる。
【0052】
尚、溶接加工ヘッド21の台数は3台に限らず、2台もしくは4台以上を適用することも可能である。
【0053】
【発明の効果】
本発明のレーザー溶接装置は、
レーザー光を出力するレーザー発振器と、
レーザー発振器から出力されたレーザー光を溶接加工ヘッドに伝送する光ファイバーと、
溶接加工ヘッドの位置を移動させる移動手段と、
被溶接物の形状を認識する形状認識手段と、
被溶接物を支持する被溶接物支持手段と、
被溶接物支持手段に対する被溶接物の搬入及び搬出を行なうハンドリング手段と、
形状認識手段の情報に基づいて被溶接物に対する溶接加工ヘッドの相対的な位置を所定位置に制御する制御手段と
を備えたので、
被溶接物に対して自動的に溶接を行なうことができる自動レーザー溶接装置とすることが可能になる。
【0054】
また、請求項1に記載の自動レーザー溶接装置において、
レーザー光を出力するレーザー発振器が複数設けられ、
光ファイバーはそれぞれのレーザー発振器からのレーザー光を単独及び合体させて溶接加工ヘッドに伝送するようにしたので、
出力の異なるレーザー光を使用することができる。
【0055】
また、請求項1に記載の自動レーザー溶接装置において、
レーザー光の出力が異なる複数の溶接加工ヘッドを備え、
制御手段は被溶接物の状況により溶接加工ヘッドを選択する機能を備え、選択された溶接加工ヘッドを所定位置に制御するように移動手段を作動させるようにしたので、
異なる種類の被溶接部に対して使用することができる。
【0056】
また、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の自動レーザー溶接装置において、
形状認識手段は被溶接物を撮影して画像を得る撮像手段であるので、
目視により被溶接部を認識することができる。
【0057】
また、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の自動レーザー溶接装置において、
形状認識手段は被溶接物に接触することで被溶接物と溶接加工ヘッドとの距離を検出する高さセンサであるので、
確実に距離を検出することができる。
【0058】
また、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の自動レーザー溶接装置において、
レーザー発振器はYAGレーザー発振器であるので、
YAGレーザー溶接に適用することができる。
【0059】
また、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の自動レーザー溶接装置において、
被溶接物は円筒・円柱状の部品もしくはその製造過程の部品であるので、
円筒・円柱状の部品もしくはその製造過程の部品の自動溶接が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例に係る自動レーザー溶接装置の全体構成図。
【図2】溶接加工ヘッドの概略構成図。
【図3】YAGレーザー発振器2の概略構成図。
【図4】本発明の他の実施形態例に係る溶接加工ヘッドの概略構成図。
【符号の説明】
1 レーザー溶接装置
2 YAGレーザー発振器
3 光ファイバー
4 溶接加工ヘッド
5 移動手段
6 円筒ワーク
7 溶接対象線
8 CCDカメラ
9 高さセンサ
10 制御手段
31,32 ワーク用テーブル
13,14 ワークストッカー台車
15 コネクタ
17 ハンドリング用多関節ロボット
20 レーザー遮光壁
21 溶接加工ヘッド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic laser welding apparatus, and is intended to enable automatic welding to an object to be welded, particularly a cylindrical / columnar part or a part in the manufacturing process thereof.
[0002]
[Prior art]
Laser light is extremely directional and has a large energy, and is used for precise welding, cutting, drilling, surface modification treatment, etc. by focusing on a small point.
[0003]
In this case, pulse wave laser light (PW) or continuous wave laser light (CW) is used depending on the material of the workpiece and the processing technique. Generally, pulse wave laser light has a short duration, so it is suitable for drilling minute holes or spot welding without affecting the surroundings. Suitable for machining such as welding.
[0004]
A YAG laser oscillator, which is a kind of solid-state laser oscillator, uses a YAG (yttrium, aluminum, garnet) crystal doped with Nd as a laser single crystal, and a laser beam having a wavelength of 1.064 μm is converted into a pulse wave laser beam or a continuous laser beam. Output as wave laser light. Since YAG laser light is infrared laser light having a wavelength of 1.064 μm, transmission using an optical fiber is possible.
[0005]
As a result, in a welding apparatus or cutting apparatus using a YAG laser oscillator, laser light can be routed by an optical fiber, and the degree of freedom in design and arrangement is great.
[0006]
When laser welding is performed with such a laser welding apparatus, welding with a deep penetration depth can be performed in a narrow welding range. This is because the laser beam has a very strong light condensing property, and the laser beam functions as a powerful concentrated heat source with an extremely high energy density.
[0007]
For example, when welding a workpiece such as a fuel outlet member of a combustor, which is a high-temperature part of a cylindrical or columnar gas turbine, using a laser welding apparatus, the workpiece is used using a rotary chuck such as a lathe or a small turntable. Is fixed, the position is fixed by moving the welding head to a predetermined position of the welding target portion, and the work chuck device is rotated at an appropriate speed to perform the processing.
[0008]
In addition, a technique for holding a laser welding apparatus in a welding robot and storing a movement locus of the laser welding apparatus in advance by teaching or the like (see, for example, Patent Document 1) is applied to a workpiece of a cylindrical or cylindrical part or a part in its manufacturing process. It is also possible to apply to this.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-42775
[Problems to be solved by the invention]
However, in the prior art, operations such as loading a workpiece, fixing the workpiece, moving and teaching the welding head with respect to the welded portion, and unloading the workpiece after processing have been performed by the operator's hands. These operations are carried in heavy objects and YAG laser irradiation environment, and the work environment is poor and the productivity is low.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an automatic laser welding apparatus capable of automatically welding a workpiece, in particular, a cylindrical / columnar gas turbine part or a part in the manufacturing process thereof. The purpose is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The automatic laser welding apparatus of the present invention that solves the above problems is
A laser oscillator that outputs laser light;
An optical fiber that transmits the laser beam output from the laser oscillator to the welding head;
Moving means for moving the position of the welding head;
Shape recognition means for recognizing the shape of the work piece;
A workpiece support means for supporting the workpiece,
Handling means for carrying in and out the workpiece to and from the workpiece support means;
And a control means for controlling the relative position of the welding head with respect to the workpiece to a predetermined position based on the information of the shape recognition means.
[0013]
Moreover, in the automatic laser welding apparatus according to claim 1,
There are multiple laser oscillators that output laser light.
The optical fiber is characterized in that the laser beams from the respective laser oscillators are individually and combined and transmitted to the welding head.
[0014]
Moreover, in the automatic laser welding apparatus according to claim 1,
Equipped with multiple welding heads with different laser light outputs,
The control means has a function of selecting a welding head according to the condition of the workpiece, and operates the moving means so as to control the selected welding head to a predetermined position.
[0015]
Moreover, in the automatic laser welding apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The shape recognizing means is an image pickup means for obtaining an image by photographing an object to be welded.
[0016]
Moreover, in the automatic laser welding apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The shape recognition means is a height sensor that detects the distance between the workpiece and the welding head by contacting the workpiece.
[0017]
Moreover, in the automatic laser welding apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The laser oscillator is a YAG laser oscillator.
[0018]
Moreover, in the automatic laser welding apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 6,
The work piece is a cylindrical or columnar part or a part in the manufacturing process thereof.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an overall configuration of an automatic laser welding apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a schematic configuration of a welding head.
[0020]
As shown in FIGS. 1 and 2, the laser welding apparatus 1 includes a YAG laser oscillator 2 that outputs laser light, and the laser light output from the YAG laser oscillator 2 is welded via a
[0021]
Further, the laser welding apparatus 1 is provided with a
The
[0022]
The shape recognition means is not limited to the
[0023]
As shown in FIG. 1, a work table 31 and a work table 32 are provided as workpiece support means, and are appropriately selected and used according to the size and shape of the cylindrical work 6. On the other hand, a work stocker cart 13 and a
[0024]
The cylindrical workpiece 6 carried into the workpiece stocker carriage 13 and the
[0025]
The
[0026]
The photographing result of the
[0027]
That is, the relative position of the welding head 4 with respect to the cylindrical workpiece 6 is controlled to a predetermined position based on information from the
[0028]
That is, as shown in FIG. 2, the position of the welding target line 7 in the horizontal direction and the groove condition are determined from the photographing result of the
[0029]
In the laser welding apparatus 1 configured as described above, the cylindrical workpiece 6 is loaded on the work stocker carriage 13 or the
In this case, a worker's hand or a handling robot (not shown) is used. The work stocker cart 13 or the
[0030]
Automatic operation is started in this state.
[0031]
The cylindrical work 6 is moved to the work table 31 or the work table 32 by the
[0032]
Further, the horizontal position and groove state of the welding target line 7 are determined from the photographing result of the
[0033]
Thereby, the position and the posture of the work table 31 and the work table 32 are controlled so that the laser beam 12 from the welding head 4 is focused on the welding target line 7, and the cylindrical work 6 is automatically welded. Is done.
[0034]
After the welding is completed, the cylindrical work 6 that has been processed by the handling articulated
[0035]
After the welding process described above is repeated for a predetermined number of cylindrical workpieces 6 and the processing of the stocked cylindrical workpieces 6 is completed, the
[0036]
The series of operations described above enables automatic laser welding of the cylindrical workpiece 6. As a result, it is possible to provide an automatic laser welding apparatus capable of automatically welding an object to be welded, particularly a cylindrical / columnar part and a part in the manufacturing process thereof. As the cylindrical / columnar parts, for example, high-temperature parts of a gas turbine (combustor fuel supply system parts, etc.) can be applied.
[0037]
FIG. 3 shows a schematic configuration of the YAG laser oscillator 2. For example, the
[0038]
The optical fibers from the
[0039]
The operator connects the optical fiber 3 corresponding to the target cylindrical workpiece 6 (according to the required welding depth) to the
[0040]
FIG. 4 shows a schematic configuration of a welding head according to another embodiment of the present invention. The same members as those shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.
[0041]
As shown in the figure,
[0042]
The welding heads 21a, 21b, 21c are held by the moving
[0043]
The optical fiber 3 includes a low-power
[0044]
The photographing result of the
[0045]
That is, the horizontal position and groove state of the welding target line 7 are determined from the photographing result of the
[0046]
In the laser welding apparatus 1 having the above-described configuration, the
[0047]
A welding head 21 corresponding to a predetermined welding depth (corresponding to the diameter of the cylindrical workpiece 6) is selected from the control means 10 based on the image state of the welding target line 7 and the height state of the welding target line 7. A movement command is output to the moving
[0048]
Accordingly, the positions of the welding heads 21a, 21b, and 21c are controlled so that the laser beam 12 from the welding head 21 corresponding to the diameter of the cylindrical workpiece 6 is focused on the welding target line 7. Also, the operator can manually adjust the welding status by checking the image.
[0049]
Based on the plane condition by the
[0050]
Accordingly, the welding point 7 and the condensing point (irradiation point) of the laser beam 12 of the welding head 21 corresponding to the diameter of the cylindrical workpiece 6 can be automatically matched, and the operation set in advance by teaching or the like can be performed. For example, correction can be performed. Thereby, even if it applies to welding of the cylindrical workpiece 6 from which a diameter differs, the required welding head 21 can be selected and welding along the welding object line 7 is attained, and stable welding quality can be maintained.
[0051]
As a result, it is possible to provide an automatic laser welding apparatus capable of automatically welding a workpiece to be welded, particularly a cylindrical / columnar part or a part in the process of manufacturing, to a different kind of workpiece. It becomes possible.
[0052]
The number of welding heads 21 is not limited to three, and two or four or more can be applied.
[0053]
【The invention's effect】
The laser welding apparatus of the present invention is
A laser oscillator that outputs laser light;
An optical fiber that transmits the laser beam output from the laser oscillator to the welding head;
Moving means for moving the position of the welding head;
Shape recognition means for recognizing the shape of the work piece;
A workpiece support means for supporting the workpiece,
Handling means for carrying in and out the workpiece to and from the workpiece support means;
Control means for controlling the relative position of the welding head with respect to the workpiece to a predetermined position based on the information of the shape recognition means,
It is possible to provide an automatic laser welding apparatus capable of automatically performing welding on the workpiece.
[0054]
Moreover, in the automatic laser welding apparatus according to claim 1,
There are multiple laser oscillators that output laser light.
Because the optical fiber is transmitted individually and combined with the laser light from each laser oscillator to the welding head,
Laser beams with different outputs can be used.
[0055]
Moreover, in the automatic laser welding apparatus according to claim 1,
Equipped with multiple welding heads with different laser light outputs,
The control means has a function of selecting the welding head according to the condition of the workpiece, and the moving means is operated so as to control the selected welding head to a predetermined position.
It can be used for different types of welds.
[0056]
Moreover, in the automatic laser welding apparatus according to any one of claims 1 to 3,
Since the shape recognition means is an image pickup means for obtaining an image by photographing an object to be welded,
The welded part can be recognized visually.
[0057]
Moreover, in the automatic laser welding apparatus according to any one of claims 1 to 3,
Since the shape recognition means is a height sensor that detects the distance between the workpiece and the welding head by contacting the workpiece,
The distance can be detected reliably.
[0058]
Moreover, in the automatic laser welding apparatus according to any one of claims 1 to 5,
Since the laser oscillator is a YAG laser oscillator,
It can be applied to YAG laser welding.
[0059]
Moreover, in the automatic laser welding apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 6,
Since the work piece is a cylindrical or columnar part or a part in its manufacturing process,
Automatic welding of cylindrical / cylindrical parts or parts in the manufacturing process becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an automatic laser welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a welding head.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a YAG laser oscillator 2;
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a welding head according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser welding apparatus 2 YAG laser oscillator 3 Optical fiber 4
Claims (7)
レーザー発振器から出力されたレーザー光を溶接加工ヘッドに伝送する光ファイバーと、
溶接加工ヘッドの位置を移動させる移動手段と、
被溶接物の形状を認識する形状認識手段と、
被溶接物を支持する被溶接物支持手段と、
被溶接物支持手段に対する被溶接物の搬入及び搬出を行なうハンドリング手段と、
形状認識手段の情報に基づいて被溶接物に対する溶接加工ヘッドの相対的な位置を所定位置に制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする自動レーザー溶接装置。A laser oscillator that outputs laser light;
An optical fiber that transmits the laser beam output from the laser oscillator to the welding head;
Moving means for moving the position of the welding head;
Shape recognition means for recognizing the shape of the work piece;
A workpiece support means for supporting the workpiece,
Handling means for carrying in and out the workpiece to and from the workpiece support means;
An automatic laser welding apparatus comprising: control means for controlling the relative position of the welding head with respect to the workpiece to a predetermined position based on information of the shape recognition means.
レーザー光を出力するレーザー発振器が複数設けられ、
光ファイバーはそれぞれのレーザー発振器からのレーザー光を単独及び合体させて溶接加工ヘッドに伝送する
ことを特徴とする自動レーザー溶接装置。In the automatic laser welding apparatus of Claim 1,
There are multiple laser oscillators that output laser light.
An automatic laser welding apparatus characterized in that an optical fiber transmits laser beams from respective laser oscillators individually and combined to a welding head.
レーザー光の出力が異なる複数の溶接加工ヘッドを備え、
制御手段は被溶接物の状況により溶接加工ヘッドを選択する機能を備え、選択された溶接加工ヘッドを所定位置に制御するように移動手段を作動させる
ことを特徴とする自動レーザー溶接装置。In the automatic laser welding apparatus of Claim 1,
Equipped with multiple welding heads with different laser light outputs,
An automatic laser welding apparatus characterized in that the control means has a function of selecting a welding head according to the condition of the workpiece and operates the moving means so as to control the selected welding head to a predetermined position.
形状認識手段は被溶接物を撮影して画像を得る撮像手段であることを特徴とする自動レーザー溶接装置。In the automatic laser welding apparatus according to any one of claims 1 to 3,
An automatic laser welding apparatus, wherein the shape recognizing means is an imaging means for photographing an object to be welded to obtain an image.
形状認識手段は被溶接物に接触することで被溶接物と溶接加工ヘッドとの距離を検出する高さセンサであることを特徴とする自動レーザー溶接装置。In the automatic laser welding apparatus according to any one of claims 1 to 3,
An automatic laser welding apparatus, wherein the shape recognition means is a height sensor that detects a distance between a workpiece and a welding head by contacting the workpiece.
レーザー発振器はYAGレーザー発振器であることを特徴とする自動レーザー溶接装置。In the automatic laser welding apparatus according to any one of claims 1 to 5,
An automatic laser welding apparatus characterized in that the laser oscillator is a YAG laser oscillator.
被溶接物は円筒・円柱状の部品もしくはその製造過程の部品であることを特徴とする自動レーザー溶接装置。In the automatic laser welding apparatus according to any one of claims 1 to 6,
An automatic laser welding apparatus characterized in that the workpiece is a cylindrical or columnar part or a part in its manufacturing process.
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Publication Number | Publication Date |
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- 2002-09-13 JP JP2002267710A patent/JP2004105973A/en active Pending
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