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JP4100593B2 - Laser welding equipment - Google Patents

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JP4100593B2
JP4100593B2 JP13088999A JP13088999A JP4100593B2 JP 4100593 B2 JP4100593 B2 JP 4100593B2 JP 13088999 A JP13088999 A JP 13088999A JP 13088999 A JP13088999 A JP 13088999A JP 4100593 B2 JP4100593 B2 JP 4100593B2
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JP
Japan
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welding
assist gas
filler wire
support member
laser beam
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馨 安達
数彦 小野
泰一 松本
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はレーザ溶接装置に関するもので、詳しくは溶接部に対してフィラーワイヤを送給したり、あるいはアシストガスを供給したりする際に、溶接進行方向に対するフィラーワイヤの送給方向やアシストガスの供給方向等を容易に制御可能なレーザ溶接装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のレーザ溶接装置における溶接トーチ周辺の構造を、図11に示している。同図において、51は溶接トーチであり、この溶接トーチ51の内部には集光用レンズ52が配置され、またその側部にはシールドガス入口53が形成されている。またさらに溶接トーチ51の側部には、フィラーワイヤ送給ノズル保持用ブラケット54が取付けられ、このブラケット54にフィラーワイヤ送給ノズル55が取付けられている。このレーザ溶接装置においては、レーザビームの照射される溶接部Wに対して、上記フィラーワイヤ送給ノズル55からフィラーワイヤ56を送給しながら溶接を行うのである。そして従来のレーザ溶接装置においては、溶接トーチ51は移動させず、図11に矢印で示すように、被溶接部材を移動させながら溶接を行っている。また溶接トーチ51及びその周辺が比較的大型であることから、レーザビーム軸Lの回りの回転軸を有していないのが普通である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記のようなレーザ溶接装置において、溶接線が直線であるような場合には特に大きな問題は生じないが、溶接線が図2に示すように曲線であるような場合には、フィラーワイヤ56の送給に関連して、以下のような問題が生じる。それは同図のような曲線を溶接する場合、被溶接部材の位置をX−Y平面上で移動させればレーザビームの照射位置は溶接線WLに対して正確に追従させることができるものの、溶接部Wに対するフィラーワイヤ56の送給方向は一定方向に保持されたままであるので、溶接線に追従させることができないということである。すなわちフィラーワイヤ56は溶接部Wに対し、溶接進行方向の後方から溶接進行方向に向けて送給するのが溶接品質上は好ましいのに対し、溶接トーチ1とフィラーワイヤ送給ノズル55とが相対回転できず、フィラーワイヤ送給ノズル55が一定状態に保持されたままであるため、溶接中に溶接進行方向に対するフィラーワイヤ56の送給方向が時々刻々と変化してしまうということである。そして溶接進行方向に対してフィラーワイヤ56を誤った方向から送給すると、図3中のB点に示しているように、溶接欠陥Dが生じることがある。なお同図におけるA点は、フィラーワイヤが溶接進行方向に沿って正しく送給され、良好な溶接品質の得られた状態を示している。
【0004】
上記のような不具合を解消しようとすれば、被溶接部材そのものを回転する機構を設ければよいが、このような回転機構を設けるには多大のスペースを必要とするので、実用的ではない。また図12や図13に示すように、2つの回転軸(α軸、β軸)を備えたレーザ溶接トーチ51も公知ではあるが、このような溶接トーチ51を用いたとしても、フィラーワイヤ56を溶接進行方向に沿って正しく送給しようとすると、上記したような被溶接部材の回転機構が不可欠である。なお図12及び図13において、57はウィンドウ、58は反射鏡、59は放物面鏡をそれぞれ示しており、また図11と同一機能部分には同一の符号を付してその説明を省略している。
【0005】
また効率の良いレーザ溶接を行うためには、アシストガスを使用するのが有利であることが知られているが(例えば、溶接学会論文集第3巻(1985)第2号)、このアシストガスの供給方向もレーザ溶接の品質を大いに左右する。すなわちアシストガスは、レーザ照射部において発生するプラズマを除去して溶け込み深さを確保するために用いるものであるが、アシストガスを吹き付けることによって、キャビティや溶融池に直接圧力が作用するため、その供給方向によっては溶接欠陥を生じることになるのである。また立向き上進溶接や立向き下進溶接においては、溶融池に作用する重力ヘッドの影響で、溶融池が不安定となって、良好な溶接を行うのが困難であるとされているが、このような場合、上記アシストガスの供給方向は、溶接品質をひときわ大きく左右することになる。
【0006】
この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、フィラーワイヤの送給方向やアシストガスの供給方向等を容易に制御することが可能なレーザ溶接装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段及び効果】
そこで請求項1のレーザ溶接装置は、溶接部Wにレーザビームを照射する溶接トーチ1と、少なくともフィラーワイヤ送供給用ノズル9とアシストガス供給ノズル10とから成るアタッチメントとを備えたレーザ溶接装置において、上記アタッチメントを支持するアタッチメント支持部材5を移動可能に設けると共に、さらにこのアタッチメント支持部材5を移動させる駆動源6と、この駆動源6を制御する制御部8とを設け、上記制御部8によって駆動源6を制御することにより上記アタッチメント支持部材5の位置制御を行うことで、上記アタッチメントを上記レーザビーム軸Lの軸心回りに移動させ、上記溶接部Wに対するフィラーワイヤ11の送給方向及びアシストガスの供給方向を上記レーザビーム軸Lの軸心回りに変化させるべく構成して成り、上記制御部8によって、立向又は水平溶接においては、溶融池MP対して下向きに作用する重力ヘッドを支持するようにアシストガスの供給方向を上側に向けるようにアシストガス供給ノズル10の位置を制御することを特徴としている。
【0008】
上記請求項1のレーザ溶接装置によれば、制御部8によって駆動源6を制御することによりアタッチメント支持部材5の位置制御を行うことで、上記アタッチメントを上記レーザビーム軸Lの軸心回りに移動させ、上記溶接部Wに対するフィラーワイヤ11の送給方向等を上記レーザビーム軸Lの軸心回りに変化させることが可能となる。従って溶接進行方向とフィラーワイヤ11の送給方向やアシストガスの供給方向等との関係を容易に一致させることができ、この結果、溶接線WLが曲線であるような場合にも安定した溶接を行うことが可能になる。しかも、このレーザ溶接装置によれば、溶融池に下向きに重力ヘッドが作用するのに対して、下側から上方に向けてアシストガスの力がこれを支持する方向に作用するので、溶融池の溶け落ち傾向を減少でき、これにより安定した溶接が行えることになる。そしてこのような作用を得るためのフィラーワイヤ送給ノズル9とアシストガス供給ノズル10との配置を、いずれの場合にも、アタッチメント支持部材5の移動によって容易に達成することができるので、その作業性が向上する。
【0009】
また請求項2のレーザ溶接装置は、上記アタッチメント支持部材5は、上記レーザビーム軸Lと略同軸上に回転可能に溶接トーチ1に取付けられ、上記アタッチメントがレーザビーム軸Lの周囲において旋回可能に配置されていることを特徴としている。
【0010】
上記請求項2のレーザ溶接装置によれば、アタッチメントの位置制御を行うための構成を簡素化できると共に、アタッチメントの位置決め精度も向上する。
【0011】
請求項3のレーザ溶接装置は、上記アタッチメント支持部材5には、フィラーワイヤ送給ノズル9とアシストガス供給ノズル10とが、レーザビーム軸Lを挟んで互いに相対向する位置に取付けられ、上記フィラーワイヤ送給ノズル9を溶接進行方向前方に、また上記アシストガス供給ノズル10を溶接進行方向後方にそれぞれ位置させて立向き上進溶接を行うよう上記制御部8で上記アタッチメント支持部材5の位置制御を行うことを特徴としている。
【0012】
請求項4のレーザ溶接装置は、上記アタッチメント支持部材5には、フィラーワイヤ送給ノズル9とアシストガス供給ノズル10とが、レーザビーム軸Lを挟んで互いに相対向する位置に取付けられ、上記アシストガス供給ノズル10を溶接進行方向前方に、また上記フィラーワイヤ送給ノズル9を溶接進行方向後方にそれぞれ位置させて立向き下進溶接を行うよう上記制御部8で上記アタッチメント支持部材5の位置制御を行うことを特徴としている。
【0013】
上記請求項3及び請求項4のレーザ溶接装置によれば、溶融池に下向きに重力ヘッドが作用するのに対して、下側から上方に向けてアシストガスの力がこれを支持する方向に作用するので、溶融池の溶け落ち傾向を減少でき、これにより安定した溶接が行えることになる。そしてこのような作用を得るためのフィラーワイヤ送給ノズル9とアシストガス供給ノズル10との配置を、いずれの場合にも、アタッチメント支持部材5の移動によって容易に達成することができるので、その作業性が向上する。
【0014】
【発明の実施の形態】
次にこの発明のレーザ溶接装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず図1において、1はレーザ溶接トーチを示しているが、この溶接トーチ1の内部には集光レンズ2が配置されており、またその側部にはシールドガス入口3が形成されている。そしてこの溶接トーチ1の外周部には、ベアリング4を介してアタッチメント支持部材5が回転可能に取付けられている。このアタッチメント支持部材5は、レーザビーム軸Lと同軸回転可能に取付けられている。また上記溶接トーチ1の外周部には、上記アタッチメント支持部材5の上方位置に、駆動源としてのモータ6が下向きに取付けられている。このモータ6の出力軸には、ピニオン7が取付けられ、このピニオン7が上記アタッチメント支持部材5の外周部に形成した歯車と歯合し、これによりモータ6を駆動することによって上記アタッチメント支持部材5を回転駆動し得るようなされている。なお8は上記モータを制御するための制御部である。そして上記アタッチメント支持部材5には、上記レーザビーム軸Lを挟んで相対向する位置に、フィラーワイヤ送給ノズル9とアシストガス供給ノズル10とが取付けられている。このフィラーワイヤ送給ノズル9は、フィラーワイヤ11を送給するためのものであって、保持用ブラケット12を介して上記アタッチメント支持部材5に取付けられている。そしてこのレーザ溶接装置においては、溶接トーチ1からレーザビームを溶接部Wに向けて照射しつつ、溶接部Wに対してフィラーワイヤ11とアシストガスとを供給し、被溶接部材を図中矢印方向に移動させながら(溶接進行方向はこれとは逆方向となる)、レーザ溶接を行うのである。
【0015】
上記レーザ溶接装置によれば、上記制御部8によってモータ6を制御し、アタッチメント支持部材5の回転角度を調整すれば、上記フィラーワイヤ送給ノズル9とアシストガス供給ノズル10とは、レーザビーム軸Lの回りの任意の位置に位置させることが可能となる。従って、図2及び図3に示すように溶接線WLが曲線であるような場合には、X−Yテーブルの移動に上記アタッチメント支持部材5の回転駆動を同期させて制御すれば、フィラーワイヤ11は溶接部Wに対し、溶接進行方向後方から溶接線WLに沿って(接線方向に)前方へと送給されるし、またアシストガスは溶接部Wに対し、溶接進行方向前方から溶接線WLに沿って(接線方向に)後方へと供給されることなる。この結果、被溶接部材の回転機構を設けなくても、溶接進行方向とフィラーワイヤ11の送給方向やアシストガスの供給方向との関係を容易に一致させることができ、溶接線WLが曲線であるような場合にも安定した溶接を行うことが可能になる。また図4に示すように溶接線WLがその途中で直角に折れ曲がるような場合にも、上記アタッチメント支持部材5を溶接の途中で90°だけ回転させれば、被溶接部材の回転機構を設けなくても、対処可能である。さらに上記レーザ溶接装置によれば、図5に示すような円弧溶接隅肉継手のワイヤ送給溶接にも、X−Yテーブルの移動に上記アタッチメント支持部材5の回転駆動を同期させて制御すれば、上記と全く同様に対処可能である。またさらに図6に示すように、被溶接部材に板厚差が存する継手の場合には、ワイヤの送給を薄板側から行う方が良好なビード形状を形成し易いが、このようにワイヤ送給方向が限定されるような溶接継手に対しても有効である。
【0016】
上記図2〜図6の各適用例はいずれもフィラーワイヤ11の送給方向に重点を置いたものであったが、上記レーザ溶接装置は、溶接姿勢に応じてアシストガスの供給方向を制御し、溶接品質(特にビード形状)を改善するような場合も好適である。図7には、立向き上進溶接(同図(a))と立向き下進溶接(同図(b))との溶接状態を示しているが、立向き上進溶接を行う場合(同図(a))には、フィラーワイヤ送給ノズル9を溶接進行方向前方(上側)に、またアシストガス供給ノズル10を溶接進行方向後方(下側)にそれぞれ位置させる一方、立向き下進溶接を行う場合(同図(b))には、アシストガス供給ノズル10を溶接進行方向前方(下側)に、またフィラーワイヤ送給ノズル9を溶接進行方向後方(上側)にそれぞれ位置させて溶接を行うようにしている。このようにすれば、溶融池MPに下向きに重力ヘッドが作用するのに対して、下側から上方に向けてアシストガスの力がこれを支持する方向に作用するので、溶融池MPの溶け落ち傾向を減少でき、これにより安定した溶接が行えることになる。なおアシストガス供給ノズル10を上記とは逆の状態に配置した場合には、溶融池MPに対しては、下向きに作用する重力ヘッドに加えて、さらにアシストガスの力が下向きに作用するので、溶融池MPの溶け落ち傾向が助長され、安定した溶接は行い難い。しかもこのような場合において、溶融池MPに溶け落ちが生じると、下側から送給されるフィラーワイヤ11が溶融池MPと接触してしまい、フィラーワイヤ11の円滑な送給が行い難くなり、送給位置がズレたり、溶融池MPの正常な対流が阻害され、この結果、ブローホールやビード形状不良等の溶接欠陥が生じてしまうことになる。これに対して上記のような配置によれば、良好な溶接結果を得ることができるが、このような作用を得るためのフィラーワイヤ送給ノズル9とアシストガス供給ノズル10との配置を、いずれの場合にも、アタッチメント支持部材5の移動によって容易に達成することができるので、その作業性が向上する。上記のようアシストガスによる溶融池MPの保持作用は、上記立向き上進溶接と立向き下進溶接とに限らず、図8に示す水平溶接においても、上記と全く同様に期待できる。以上のようにアシストガスの供給方向を制御することにより、アシストガスによる力を溶融池MPの保持力として利用でき、そのため各種溶接姿勢における溶接作業を良好に行うことが可能となる。
【0017】
図9、図10には、上記レーザ溶接装置の変更例を示している。これらはいずれも溶接トーチ1に2つの回転軸(α軸、β軸)を備えたものであって、各図において、図1と同一機能部分には同一の符号を付してその説明を省略している。また各図において、13はウィンドウ、14は反射鏡、15は放物面鏡をそれぞれ示している。これらレーザ溶接装置においても、上記図1のレーザ溶接装置と全く同様の作用、効果が得られる。
【0018】
以上にこの発明のレーザ溶接装置の実施の形態について説明をしたが、この発明のレーザ溶接装置は上記実施形態に限られるものではなく、種々変更して実施することが可能である。例えば上記では、アタッチメントとしてフィラーワイヤ送給ノズル9とアシストガス供給ノズル10とを使用した例を示しているが、これらと共に、溶接線検出センサ等のアタッチメントを使用してもよい。また本願請求項1の発明においては、アタッチメント支持部材5は溶接トーチ1に枢支する他、それ以外の適所に支持する構成も含んでいる。さらに請求項1及び請求項2の発明は、フィラーワイヤ送給ノズル9とアシストガス供給ノズル10とを同方向に向けて取付ける実施の態様を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のレーザ溶接装置の一実施形態を示す中央縦断面略図である。
【図2】上記実施形態及び従来例のレーザ溶接装置の適用例を説明するための説明図である。
【図3】上記実施形態及び従来例のレーザ溶接装置の他の適用例を説明するための説明図である。
【図4】上記実施形態のレーザ溶接装置の適用例を説明するための説明図である。
【図5】上記実施形態のレーザ溶接装置の他の適用例を説明するための説明図である。
【図6】上記実施形態のレーザ溶接装置のさらに他の適用例を説明するための説明図である。
【図7】上記実施形態のレーザ溶接装置において、立向き溶接を行う状態を示す説明図で、(a)は上進溶接を、(b)は下進溶接をそれぞれ示している。
【図8】上記実施形態のレーザ溶接装置において、水平溶接を行う状態を示す説明図である。
【図9】この発明のレーザ溶接装置の他の実施形態を示す中央縦断面略図である。
【図10】この発明のレーザ溶接装置の他の実施形態を示す中央縦断面略図である。
【図11】従来のレーザ溶接装置を示す中央縦断面略図である。
【図12】他の従来例を示す中央縦断面略図である。
【図13】さらに他の従来例を示す中央縦断面略図である。
【符号の説明】
1 溶接トーチ
5 アタッチメント支持部材
6 モータ(駆動源)
8 制御部
9 フィラーワイヤ送給ノズル
10 アシストガス供給ノズル
11 フィラーワイヤ
L レーザビーム軸
W 溶接部
MP 溶融池
WL 溶接線
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser welding apparatus. Specifically, when a filler wire is fed to a welded portion or an assist gas is supplied, the feeding direction of the filler wire relative to the welding progress direction and the assist gas The present invention relates to a laser welding apparatus that can easily control the supply direction and the like.
[0002]
[Prior art]
The structure around the welding torch in the conventional laser welding apparatus is shown in FIG. In the figure, reference numeral 51 denotes a welding torch. A condensing lens 52 is arranged inside the welding torch 51, and a shield gas inlet 53 is formed on the side thereof. Furthermore, a filler wire feed nozzle holding bracket 54 is attached to the side portion of the welding torch 51, and a filler wire feed nozzle 55 is attached to the bracket 54. In this laser welding apparatus, welding is performed while feeding the filler wire 56 from the filler wire feeding nozzle 55 to the welded portion W irradiated with the laser beam. In the conventional laser welding apparatus, the welding torch 51 is not moved, but welding is performed while moving the member to be welded, as indicated by an arrow in FIG. Further, since the welding torch 51 and the periphery thereof are relatively large, it is normal that the rotating shaft around the laser beam axis L is not provided.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the laser welding apparatus as described above, there is no particular problem when the weld line is a straight line, but when the weld line is a curve as shown in FIG. The following problems occur in relation to the delivery of In the case of welding a curve as shown in the figure, if the position of the member to be welded is moved on the XY plane, the irradiation position of the laser beam can accurately follow the welding line WL. This means that the feeding direction of the filler wire 56 with respect to the portion W remains held in a certain direction, so that it cannot follow the weld line. That is, it is preferable in terms of welding quality that the filler wire 56 is fed to the welded portion W from the rear in the welding progress direction toward the welding progress direction, whereas the welding torch 1 and the filler wire feeding nozzle 55 are relatively Since the filler wire feeding nozzle 55 cannot be rotated and is maintained in a constant state, the feeding direction of the filler wire 56 with respect to the welding progress direction is changed every moment during welding. If the filler wire 56 is fed from the wrong direction with respect to the welding progress direction, a welding defect D may occur as indicated by point B in FIG. In addition, A point in the same figure has shown the state by which the filler wire was correctly fed along the welding progress direction, and favorable welding quality was acquired.
[0004]
In order to solve the above-described problems, a mechanism for rotating the member to be welded may be provided. However, providing such a rotation mechanism is not practical because a large space is required. As shown in FIGS. 12 and 13, a laser welding torch 51 having two rotation axes (α axis and β axis) is also known, but even if such a welding torch 51 is used, the filler wire 56 is used. In order to correctly feed the wire along the welding direction, the rotating mechanism of the member to be welded as described above is indispensable. In FIGS. 12 and 13, 57 indicates a window, 58 indicates a reflecting mirror, and 59 indicates a parabolic mirror, and the same functional parts as those in FIG. ing.
[0005]
In addition, it is known that it is advantageous to use an assist gas in order to perform efficient laser welding (for example, the Journal of Welding Society Vol. 3 (1985) No. 2). The direction of supply greatly affects the quality of laser welding. In other words, the assist gas is used to remove the plasma generated in the laser irradiation part to ensure the penetration depth. By blowing the assist gas, pressure acts directly on the cavity and the molten pool. Depending on the supply direction, welding defects will occur. In vertical upward welding and vertical downward welding, it is said that the weld pool becomes unstable due to the influence of the gravity head acting on the weld pool, making it difficult to perform good welding. In such a case, the supply direction of the assist gas greatly affects the welding quality.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described conventional drawbacks, and an object thereof is to provide a laser welding apparatus capable of easily controlling the filler wire feeding direction, the assist gas feeding direction, and the like. There is to do.
[0007]
[Means and effects for solving the problems]
Accordingly, a laser welding apparatus according to claim 1 is a laser welding apparatus including a welding torch 1 for irradiating a welded portion W with a laser beam, and an attachment including at least a filler wire feeding nozzle 9 and an assist gas supply nozzle 10. The attachment support member 5 that supports the attachment is movably provided, and further, a drive source 6 that moves the attachment support member 5 and a control unit 8 that controls the drive source 6 are provided. By controlling the position of the attachment support member 5 by controlling the drive source 6, the attachment is moved around the axis of the laser beam axis L, the feeding direction of the filler wire 11 with respect to the welded portion W, and The supply direction of the assist gas should be changed around the axis of the laser beam axis L. Made to constitute, by the control unit 8, TatsuMuko or in horizontal welding, weld pool assist gas feed to the feed direction directing to the upper side of the assist gas so as to support the gravity head acting downwardly against the MP The position of the nozzle 10 is controlled.
[0008]
According to the laser welding apparatus of the first aspect, by controlling the drive source 6 by the control unit 8 by controlling the position of the attachment support member 5, the Atatchimen bets about the axis of the laser beam axis L It is possible to change the feeding direction of the filler wire 11 with respect to the welded portion W around the axis of the laser beam axis L. Therefore, the relationship between the welding progress direction and the filler wire 11 feeding direction, the assist gas supply direction, and the like can be easily matched. As a result, stable welding can be achieved even when the welding line WL is a curve. It becomes possible to do. Moreover, according to this laser welding apparatus, the gravity head acts downward on the molten pool, whereas the assist gas force acts in the direction of supporting the molten pool from the lower side to the upper side. The tendency to melt down can be reduced, and stable welding can be performed. And since arrangement | positioning of the filler wire feed nozzle 9 and the assist gas supply nozzle 10 for obtaining such an effect | action can be easily achieved in any case by the movement of the attachment support member 5, the operation | work is carried out. Improves.
[0009]
The laser welding apparatus according to claim 2, said attachment support member 5 is rotatably mounted to the welding torch 1 in the laser beam axis L and substantially coaxially, pivotable above Atatchimen bets are around the laser beam axis L It is characterized by being arranged in.
[0010]
According to the laser welding apparatus of the second aspect, it is possible simplify the configuration for controlling the position of Atatchimen bets, also improves the positioning accuracy of Atatchimen bets.
[0011]
In the laser welding apparatus according to claim 3, the filler support nozzle 5 has a filler wire feed nozzle 9 and an assist gas supply nozzle 10 attached at positions facing each other across the laser beam axis L. The position of the attachment support member 5 is controlled by the control unit 8 so that the wire feed nozzle 9 is positioned forward in the welding progress direction and the assist gas supply nozzle 10 is positioned rearward in the welding progress direction to perform vertical upward welding. It is characterized by performing.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the attachment support member 5, the filler wire feed nozzle 9 and the assist gas supply nozzle 10 are attached to positions opposite to each other across the laser beam axis L, and the assist support member 5 has the assist beam. The position of the attachment support member 5 is controlled by the control unit 8 so that the gas supply nozzle 10 is positioned forward in the welding progress direction and the filler wire feed nozzle 9 is positioned backward in the welding progress direction to perform vertical downward welding. It is characterized by performing.
[0013]
According to the laser welding apparatus of the third and fourth aspects, the gravity head acts downward on the molten pool, whereas the assist gas force acts in a direction to support it from the lower side to the upper side. As a result, the tendency of the molten pool to burn down can be reduced, thereby enabling stable welding. And since arrangement | positioning of the filler wire feed nozzle 9 and the assist gas supply nozzle 10 for obtaining such an effect | action can be easily achieved in any case by the movement of the attachment support member 5, the operation | work is carried out. Improves.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, specific embodiments of the laser welding apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, in FIG. 1, reference numeral 1 denotes a laser welding torch. A condensing lens 2 is disposed inside the welding torch 1, and a shield gas inlet 3 is formed on the side thereof. An attachment support member 5 is rotatably attached to the outer periphery of the welding torch 1 via a bearing 4. The attachment support member 5 is attached so as to be rotatable coaxially with the laser beam axis L. A motor 6 as a drive source is attached to the outer periphery of the welding torch 1 at a position above the attachment support member 5 so as to face downward. A pinion 7 is attached to the output shaft of the motor 6, and the pinion 7 meshes with a gear formed on the outer peripheral portion of the attachment support member 5, whereby the motor 6 is driven to drive the attachment support member 5. It can be driven to rotate. Reference numeral 8 denotes a control unit for controlling the motor. A filler wire feed nozzle 9 and an assist gas supply nozzle 10 are attached to the attachment support member 5 at positions facing each other across the laser beam axis L. The filler wire feeding nozzle 9 is for feeding the filler wire 11, and is attached to the attachment support member 5 via a holding bracket 12. In this laser welding apparatus, the filler wire 11 and the assist gas are supplied to the welded portion W while irradiating a laser beam from the welding torch 1 toward the welded portion W. The laser welding is performed while moving to (the welding progress direction is the opposite direction).
[0015]
According to the laser welding apparatus, when the motor 6 is controlled by the control unit 8 and the rotation angle of the attachment support member 5 is adjusted, the filler wire feed nozzle 9 and the assist gas supply nozzle 10 are connected to the laser beam axis. It is possible to position the lens at an arbitrary position around L. Therefore, when the welding line WL is a curved line as shown in FIGS. 2 and 3, the filler wire 11 can be controlled by controlling the rotation of the attachment support member 5 in synchronization with the movement of the XY table. Is sent forward along the weld line WL (in the tangential direction) from the rear in the welding progress direction to the weld W, and the assist gas is sent from the front in the welding progress direction to the weld line WL. Along the line (tangentially). As a result, even without providing a rotating mechanism for the member to be welded, the relationship between the welding progress direction and the feeding direction of the filler wire 11 and the supply direction of the assist gas can be easily matched, and the welding line WL is a curve. Even in some cases, stable welding can be performed. Further, as shown in FIG. 4, even when the welding line WL is bent at a right angle in the middle, if the attachment support member 5 is rotated by 90 ° during the welding, a rotating mechanism for the welded member is not provided. Can be dealt with. Furthermore, according to the laser welding apparatus, even when the wire feed welding of the arc welded fillet joint as shown in FIG. 5 is controlled by synchronizing the rotational drive of the attachment support member 5 with the movement of the XY table. This can be handled in the same manner as described above. Furthermore, as shown in FIG. 6, in the case of a joint in which the member to be welded has a difference in plate thickness, it is easier to form a bead shape when the wire is fed from the thin plate side. This is also effective for welded joints in which the feeding direction is limited.
[0016]
Each of the application examples in FIGS. 2 to 6 has been focused on the feeding direction of the filler wire 11, but the laser welding apparatus controls the supply direction of the assist gas in accordance with the welding posture. It is also preferable to improve the welding quality (particularly the bead shape). FIG. 7 shows the welding state of vertical upward welding (FIG. 7 (a)) and vertical downward welding (FIG. 7 (b)). In FIG. (A)), the filler wire feed nozzle 9 is positioned forward (upper) in the welding progress direction, and the assist gas supply nozzle 10 is positioned rearward (lower) in the welding progress direction, while vertical downward welding is performed. When the welding is performed (FIG. 5 (b)), the assist gas supply nozzle 10 is positioned forward (downward) in the welding progress direction, and the filler wire feed nozzle 9 is positioned rearward (upper) in the welding progress direction. Like to do. In this way, the gravity head acts downward on the molten pool MP, whereas the assist gas force acts in a direction to support it from the lower side to the upper side. The tendency can be reduced, and stable welding can be performed. When the assist gas supply nozzle 10 is disposed in the opposite state, the assist gas force acts downward on the molten pool MP in addition to the gravity head acting downward. The tendency of the molten pool MP to burn off is promoted, and stable welding is difficult. Moreover, in such a case, when the molten pool MP melts down, the filler wire 11 fed from the lower side comes into contact with the molten pool MP, making it difficult to smoothly feed the filler wire 11, The feeding position is deviated, and normal convection of the molten pool MP is hindered. As a result, welding defects such as blow holes and bead shape defects are generated. On the other hand, according to the arrangement as described above, good welding results can be obtained. However, the arrangement of the filler wire feed nozzle 9 and the assist gas supply nozzle 10 for obtaining such an action is not Also in this case, since it can be easily achieved by moving the attachment support member 5, the workability is improved. The holding action of the molten pool MP by the assist gas as described above is not limited to the vertical upward welding and the vertical downward welding, and can be expected in the horizontal welding shown in FIG. By controlling the supply direction of the assist gas as described above, the force by the assist gas can be used as the holding force of the molten pool MP, and therefore, welding work in various welding postures can be performed satisfactorily.
[0017]
9 and 10 show modified examples of the laser welding apparatus. These are all provided with two rotating shafts (α-axis, β-axis) on the welding torch 1. In each figure, the same functional parts as those in FIG. is doing. In each figure, 13 indicates a window, 14 indicates a reflecting mirror, and 15 indicates a parabolic mirror. In these laser welding apparatuses, exactly the same operations and effects as the laser welding apparatus of FIG. 1 can be obtained.
[0018]
Although the embodiment of the laser welding apparatus of the present invention has been described above, the laser welding apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications. For example, in the above, an example of using a filler wire feed nozzle 9 and the assist gas feed nozzle 10 as an attachment, with these, may be used attachments such as weld line detecting sensors. In addition, in the invention of claim 1 of the present application, the attachment support member 5 includes a structure that supports the welding torch 1 and supports it at other appropriate places. Furthermore, the invention of claim 1 and claim 2 includes an embodiment in which the filler wire feed nozzle 9 and the assist gas supply nozzle 10 are attached in the same direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a central longitudinal section showing an embodiment of a laser welding apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an application example of the laser welding apparatus of the embodiment and the conventional example.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining another application example of the laser welding apparatus of the embodiment and the conventional example.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an application example of the laser welding apparatus of the embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining another application example of the laser welding apparatus of the embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining still another application example of the laser welding apparatus of the embodiment.
FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing a state in which vertical welding is performed in the laser welding apparatus of the embodiment, wherein FIG. 7A shows upward welding and FIG. 7B shows downward welding.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state in which horizontal welding is performed in the laser welding apparatus of the embodiment.
FIG. 9 is a schematic diagram of a central longitudinal section showing another embodiment of the laser welding apparatus of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram of a central longitudinal section showing another embodiment of the laser welding apparatus of the present invention.
FIG. 11 is a schematic diagram of a central longitudinal section showing a conventional laser welding apparatus.
FIG. 12 is a schematic diagram of a central longitudinal section showing another conventional example.
FIG. 13 is a schematic diagram of a central longitudinal section showing still another conventional example.
[Explanation of symbols]
1 welding torch 5 attachment support member 6 motor (drive source)
8 Control part 9 Filler wire feed nozzle 10 Assist gas supply nozzle 11 Filler wire L Laser beam axis W Weld part MP Weld pool WL Weld line

Claims (4)

溶接部(W)にレーザビームを照射する溶接トーチ(1)と、少なくともフィラーワイヤ送供給用ノズル(9)とアシストガス供給ノズル(10)とから成るアタッチメントとを備えたレーザ溶接装置において、上記アタッチメントを支持するアタッチメント支持部材(5)を移動可能に設けると共に、さらにこのアタッチメント支持部材(5)を移動させる駆動源(6)と、この駆動源(6)を制御する制御部(8)とを設け、上記制御部(8)によって駆動源(6)を制御することにより上記アタッチメント支持部材(5)の位置制御を行うことで、上記アタッチメントを上記レーザビーム軸(L)の軸心回りに移動させ、上記溶接部(W)に対するフィラーワイヤ(11)の送給方向及びアシストガスの供給方向を上記レーザビーム軸(L)の軸心回りに変化させるべく構成して成り、上記制御部(8)によって、立向又は水平溶接においては、溶融池(MP)対して下向きに作用する重力ヘッドを支持するようにアシストガスの供給方向を上側に向けるようにアシストガス供給ノズル(10)の位置を制御することを特徴とするレーザ溶接装置。In a laser welding apparatus comprising a welding torch (1) for irradiating a welded part (W) with a laser beam, and an attachment comprising at least a filler wire feed nozzle (9) and an assist gas supply nozzle (10), An attachment support member (5) that supports the attachment is movably provided, and further, a drive source (6) that moves the attachment support member (5), and a controller (8) that controls the drive source (6), And by controlling the position of the attachment support member (5) by controlling the drive source (6) by the control unit (8), the attachment is made around the axis of the laser beam axis (L). The direction of feeding the filler wire (11) to the welded portion (W) and the direction of supplying the assist gas are moved to the laser beam axis. It becomes configured to vary about the axis of the L), by the control unit (8), in TatsuMuko or horizontal welding, to support the gravity head acting downwardly against the molten pool (MP) A laser welding apparatus, wherein the position of the assist gas supply nozzle (10) is controlled so that the assist gas supply direction is directed upward. 上記アタッチメント支持部材(5)は、上記レーザビーム軸(L)と略同軸上に回転可能に溶接トーチ(1)に取付けられ、上記アタッチメントがレーザビーム軸(L)の周囲において旋回可能に配置されていることを特徴とする請求項1のレーザ溶接装置。The attachment support member (5) is attached to a rotatable welding torch (1) the laser beam axis (L) and substantially coaxially pivotally disposed above Atatchimen bets are around the laser beam axis (L) The laser welding apparatus according to claim 1, wherein 上記アタッチメント支持部材(5)には、フィラーワイヤ送給ノズル(9)とアシストガス供給ノズル(10)とが、レーザビーム軸(L)を挟んで互いに相対向する位置に取付けられ、上記フィラーワイヤ送給ノズル(9)を溶接進行方向前方に、また上記アシストガス供給ノズル(10)を溶接進行方向後方にそれぞれ位置させて立向き上進溶接を行うよう上記制御部(8)で上記アタッチメント支持部材(5)の位置制御を行うことを特徴とする請求項1又は2のレーザ溶接装置。A filler wire feed nozzle (9) and an assist gas supply nozzle (10) are attached to the attachment support member (5) at positions facing each other across the laser beam axis (L). The attachment support is supported by the control unit (8) so that the feed nozzle (9) is positioned forward in the welding progress direction and the assist gas supply nozzle (10) is positioned rearward in the welding progress direction to perform vertical upward welding. member (5) laser welding apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that to control the position of the. 上記アタッチメント支持部材(5)には、フィラーワイヤ送給ノズル(9)とアシストガス供給ノズル(10)とが、レーザビーム軸(L)を挟んで互いに相対向する位置に取付けられ、上記アシストガス供給ノズル(10)を溶接進行方向前方に、また上記フィラーワイヤ送給ノズル(9)を溶接進行方向後方にそれぞれ位置させて立向き下進溶接を行うよう上記制御部(8)で上記アタッチメント支持部材(5)の位置制御を行うことを特徴とする請求項1又は2のレーザ溶接装置。A filler wire feed nozzle (9) and an assist gas supply nozzle (10) are attached to the attachment support member (5) at positions facing each other across the laser beam axis (L). The attachment support is supported by the control unit (8) so that the supply nozzle (10) is positioned forward in the welding progress direction and the filler wire feed nozzle (9) is positioned backward in the welding progress direction to perform vertical downward welding. member (5) laser welding apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that to control the position of the.
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