レーザ・アーク溶接方法及びレーザ・アーク複合溶接装置
【課題】レーザ溶接とアーク溶接とを併合して溶接を行うレーザ・アーク溶接方法及び装置を提供する。
【解決手段】Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在な加工ヘッド１１に備えたレーザ溶接ヘッド１３及びアーク溶接トーチ１５を備えたレーザ・アーク複合溶接装置によってワークＷの接合部である溶接線３１に沿って溶接を行うとき、前記加工ヘッド１１に備えたギャップセンサ３７によってワークの溶接線３１におけるギャップ量を検出し、検出したギャップ量が予め設定してある設定値より小さい場合には前記レーザ溶接ヘッド１３を用いてレーザ溶接を行い、検出したギャップ量が前記設定値より大きい場合には前記アーク溶接トーチ１５を用いてアーク溶接を併用して行い、前記溶接線に沿ってワークの溶接を行うとき、前記ギャップセンサによって前記溶接線の全範囲に亘ってギャップ量を検出し、検出したギャップ量が前記設定値より小さな範囲のレーザ溶接を行った後に、前記設定値より前記ギャップ量が大きな範囲のアーク溶接を行う。
【解決手段】Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在な加工ヘッド１１に備えたレーザ溶接ヘッド１３及びアーク溶接トーチ１５を備えたレーザ・アーク複合溶接装置によってワークＷの接合部である溶接線３１に沿って溶接を行うとき、前記加工ヘッド１１に備えたギャップセンサ３７によってワークの溶接線３１におけるギャップ量を検出し、検出したギャップ量が予め設定してある設定値より小さい場合には前記レーザ溶接ヘッド１３を用いてレーザ溶接を行い、検出したギャップ量が前記設定値より大きい場合には前記アーク溶接トーチ１５を用いてアーク溶接を併用して行い、前記溶接線に沿ってワークの溶接を行うとき、前記ギャップセンサによって前記溶接線の全範囲に亘ってギャップ量を検出し、検出したギャップ量が前記設定値より小さな範囲のレーザ溶接を行った後に、前記設定値より前記ギャップ量が大きな範囲のアーク溶接を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの接合部である溶接線のギャップ量を検出し、この検出したギャップ量の大きさに対応してレーザ溶接とアーク溶接とを選択して行うことのできるレーザ・アーク溶接方法及びその溶接方法に使用するレーザ・アーク複合溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄板状のワークの接合部である溶接線に沿って溶接する場合、従来、レーザ溶接やＴＩＧやＭＩＧのアーク溶接が使用されている。レーザ溶接は、深い溶け込みで熱歪みの少ない高品質の溶接を行い得るものの、溶接線のギャップ量が大きくなると溶接不可能になることがある。アーク溶接の場合には、レーザ溶接のように深い溶け込みは得られないものの、溶接線のギャップ量が比較的大きい場合であっても容易に溶接することができるものである。
【０００３】
そこで、レーザ溶接とアーク溶接とを併用したレーザ・アーク溶接方法が提案されている（例えば特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００６−２２４１３０号公報
【特許文献２】特開２００５−２３８２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１，２に記載の溶接方法は、アーク溶接によって形成された溶融池にレーザ光を照射することによって、溶接線のギャップ量が小さい場合に対応し、かつ深い溶け込みの溶接を行っているものである。したがって、溶接線のギャップ量が小さくレーザ溶接で充分な場合にもアーク溶接を併用することとなり、熱歪みの少ない高品質の溶接を行うこと及び省エネの向上を図る上において問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在な加工ヘッドに備えたレーザ溶接ヘッド及びアーク溶接トーチを備えたレーザ・アーク複合溶接装置によってワークの接合部である溶接線に沿って溶接を行うとき、前記加工ヘッドに備えたギャップセンサによってワークの溶接線におけるギャップ量を検出し、検出したギャップ量が予め設定してある設定値より小さい場合には前記レーザ溶接ヘッドを用いてレーザ溶接を行い、検出したギャップ量が前記設定値より大きい場合には前記アーク溶接トーチを用いてアーク溶接を行うことを特徴とするものである。
【０００６】
また、前記レーザ・アーク溶接方法において、前記溶接線に沿ってワークの溶接を行うとき、前記ギャップセンサによって前記溶接線の全範囲に亘ってギャップ量を予め検出し、検出したギャップ量が前記設定値より小さな範囲のレーザ溶接を行った後に、前記設定値より前記ギャップ量が大きな範囲のアーク溶接を行うことを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記レーザ・アーク溶接方法において、前記レーザ溶接時に、当該レーザ溶接位置付近の温度を温度検出センサにより検出し、この検出した温度が予め設定された設定温度以上の場合には溶接動作を停止して冷却を行い、検出温度が予め設定された規定温度以下に低下した場合、又は停止してから予め設定された設定時間を経過した後にレーザ溶接を再開することを特徴とするものである。
【０００８】
また、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在な加工ヘッドに、レーザ溶接を行うためのレーザ溶接ヘッドとアーク溶接を行うためのアーク溶接ヘッドを備えたレーザ・アーク複合溶接装置であって、当該レーザ・アーク複合溶接装置の制御を行うための制御装置を備え、この制御装置に、ワークの接合部である溶接線に沿ってギャップセンサを移動して溶接線のギャップ量を検出したときに、基準位置からの前記ギャップセンサの移動位置と検出したギャップ量との関係を記憶したギャップ量記憶手段と、予め設定してあるギャップ量の設定値とレーザ溶接又はアーク溶接或いはレーザ溶接とアーク溶接を併用する溶接機能の関係を格納した機能選択テーブルと、溶接対象とするワークの板厚，材質，溶接線のギャップ量とレーザ溶接条件，アーク溶接条件との関係を格納した溶接条件テーブルと、前記ギャップセンサによって検出したギャップ量の検出値とギャップ量の前記設定値とを比較して前記機能選択テーブルから溶接機能を選択するギャップ量比較演算手段と、このギャップ量比較演算手段によって選択された溶接機能と入力手段から入力されたワークの材質，板厚及び前記ギャップセンサによって検出されたギャップの検出値とを基にして前記溶接条件テーブルから溶接条件を検索する溶接条件検索手段と、この溶接条件検索手段によって検索した溶接条件と前記溶接線に沿っての前記加工ヘッドの移動プログラムとによって前記ワークの溶接を行う位置制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記レーザ・アーク溶接装置において、前記ギャップ量比較演算手段によって選択した溶接機能にレーザ溶接とアーク溶接とが含まれる場合に、アーク溶接を行うアーク溶接領域よりもレーザ溶接を行うレーザ溶接領域を優先的に溶接を行うための優先順位決定手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記レーザ・アーク複合溶接装置において、レーザ溶接時にレーザ溶接位置付近の温度を検出するための温度検出センサと、この温度検出センサによって検出した検出温度と予め設定された設定温度及び当該設定温度より低温の規定温度とを比較する温度比較手段と、この温度比較手段による比較結果が前記設定温度以上の場合に溶接動作を停止し、前記温度比較手段による比較結果が前記規定温度以下の場合、又は停止してから予め設定された設定時間を経過した後にレーザ溶接を再開する前記位置制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、溶接線のギャップ量が設定値より小さい場合にはレーザ溶接のみを行い、上記ギャップ量が設定値より大きい場合にレーザ溶接とアーク溶接とを併用するものであるから、省エネを図ることができると共に、熱歪みを抑制することや溶接部に大きな凹部を生じることを抑制して良好な溶接面を得ることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。図１に、概念的，概略的に示すように、本発明の実施形態に係るレーザ・アーク複合溶接装置１は、一般的なレーザ溶接システムと同様に溶接ロボット３を備えている。なお、この種の溶接ロボット３は周知であるから、溶接ロボット３の詳細な構成，動作についての説明は省略する。
【００１３】
前記溶接ロボット３のロボットアーム５の先端部には、このロボットアーム５の長手方向に対して直交する軸７の軸心回りに回動自在かつ上記軸７に対して直交する軸９の軸心回りに回動自在な加工ヘッド１１が備えられている。したがって、加工ヘッド１１は溶接ロボット３の作動によってＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在であると共に前記軸７，９の軸心回りに回動自在である。
【００１４】
前記加工ヘッド１１にはレーザ溶接を行うためのレーザ溶接ヘッド１３が備えられていると共にアーク溶接を行うためのアーク溶接ヘッド（アーク溶接トーチ）１５が備えられている。上記レーザ溶接ヘッド１３は、例えば光ファイバーなどのごとき導波路１７を介してレーザ発振器１９と接続してある。そして、前記アーク溶接ヘッド１５にはアーク溶接電源２１が適宜に接続してある。また、前記アーク溶接ヘッド１５に対してフィラーＦの供給を行うフィラー送り装置２３が前記溶接ロボット３に備えられていると共に、溶接ロボット３に近接した位置には、フィラーＦのリール２５が備えられている。
【００１５】
さらに、前記レーザ・アーク複合溶接装置１には、前記溶接ロボット３，レーザ発振器１９，アーク溶接電源２１などの制御、すなわちレーザ・アーク複合溶接装置１の制御を行うＮＣ制御装置などのごとき制御装置２７が備えられている。
【００１６】
前記レーザ溶接ヘッド１３及びアーク溶接ヘッド１５は、作業台２９上に載置位置決めされたワークＷ１，Ｗ２の接合部である溶接線３１に沿って溶接を行うもので、レーザ溶接ヘッド１３とアーク溶接ヘッド１５との位置関係は、図２に示すように設定してある。すなわち、前記アーク溶接ヘッド１５はフィラーＦを案内するパイプ電極３３を内部に備えた構成であって、上記パイプ電極３３に案内されて送り出される前記フィラーＦの先端部は、前記レーザ溶接ヘッド１３からワーク上面へ照射されるレーザ光ＬＢの照射位置３５へ指向し、この照射位置３５においてワーク上面にフィラーＦの先端部が接触する位置関係にある。
【００１７】
上記構成により、前記制御装置２７の制御の下に、ワークＷ１，Ｗ２の接合部である溶接線３１に、レーザ溶接ヘッド１３を使用してのレーザ溶接又はアーク溶接ヘッド１５を使用してのアーク溶接を行い得るものである。
【００１８】
ところで、前記溶接線３１のギャップ量Ｇが許容値以下の場合にはレーザ溶接が可能である。しかし前記ギャップ量Ｇが許容値以上になると、レーザ溶接が不可能であるので、この場合には、レーザ溶接とアーク溶接とを併用することになる。上述のごとくレーザ溶接とアーク溶接とを併用する場合にあっては、前記ギャップ量の大きさによって前記フィラーＦの供給を行う場合と、前記パイプ電極３３とワークＷとの間においてアーク放電を行うのみの場合とがあるものである。
【００１９】
したがって、前記溶接線３１のギャップ量Ｇを検出するために、前記加工ヘッド１１には、例えばＣＣＤカメラなどのごときギャップセンサ３７が備えられていると共に、例えば赤外線カメラなどのごとき温度検出センサ３９が備えられている。この温度検出センサ３９は、レーザ溶接ヘッド１３を使用しての溶接時に溶接部（溶接位置付近）の温度を検出するものである。より詳細には、前記温度検出センサ３９は、溶接時における前記レーザビームＬＢの照射位置３５より溶接進行方向の前側へ予め設定された所定距離だけ離れた位置であって溶融池よりも僅かに前側の位置の温度を検出するものである。
【００２０】
以上のごとき構成において、作業台２９上に設置し、かつワークＷ１，Ｗ２の接合部（溶接線）のギャップ（間隙）を極力小さくするように、適宜の固定治具によって固定したワークＷの溶接線に沿って溶接を行うには、例えばティーチングなどを行って前記溶接線３１に沿って加工ヘッド１１を移動するための移動プログラム４１（図３参照）を作成する。なお、既に溶接を行ったことのあるワーク（製品）であって、移動プログラムが既に作成されている場合には、その移動プログラムを使用する。次に、この移動プログラム４１に従って、前記制御装置２７に備えた位置制御手段４３の制御の下に前記溶接ロボット３を制御して、前記加工ヘッド１１を溶接線３１の基準位置（例えばワークの端部）から溶接線３１に沿って移動する。
【００２１】
上述のように、加工ヘッド１１を溶接線３１に沿って移動するときに、前記ギャップセンサ３７の移動位置を移動位置検出センサ４５によって検出すると共に前記ギャップセンサ３７によって溶接線３１のギャップ量Ｇを検出する。そして、前記移動位置検出センサ４５によって検出した基準位置からの移動位置とギャップセンサ３７によって検出したギャップ量Ｇとを関連付けて、前記制御装置２７に備えたギャップ量記憶手段４７に格納する。
【００２２】
なお、前記移動位置検出センサ４５は、溶接ロボット３における各関節部等に備えたサーボモータに備えられたロータリーエンコーダなどとすることや、前記移動プログラム４１に含まれる位置指令値を検出する手段などとすることができる。
【００２３】
前述のごとく、ギャップ量記憶手段４７に溶接線３１上の位置とギャップ量Ｇとの関係が記憶されると、次に、予め実験等によって求められ、設定値メモリ４９に予め設定してある３種のギャップ量Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３（なお、ギャップ量Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の関係は、０≦Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３の関係にある）と検出したギャップ量Ｇとがギャップ量比較演算手段５１において比較される。すなわち溶接線３１が検出したギャップ量Ｇの大きさによって、０≦Ｇ＜Ｇ１の区画Ｉ，Ｇ１≦Ｇ＜Ｇ２の区画II，Ｇ２≦Ｇ＜Ｇ３の区画IIIに区画され、各区画Ｉ〜IIIに区画された区画溶接線は、溶接区画テーブル５３に格納される。
【００２４】
前記制御装置２７には、前記ギャップ量Ｇが０≦Ｇ＜Ｇ１のときには溶接機能[1]としてレーザ溶接ヘッド１３のみを使用したレーザ溶接，Ｇ１≦Ｇ＜Ｇ２の場合には、溶接機能[2]としてレーザ溶接とアーク溶接ヘッド１５を使用したアーク溶接の併用であってもフィラーＦの供給を行わないアーク溶接，Ｇ２≦Ｇ＜Ｇ３の場合には溶接機能[3]としてレーザ溶接とフィラーＦの供給を行うアーク溶接とを併用しての溶接を行うように、溶接線３１の検出したギャップ量Ｇに対応して各溶接機能[1]〜[3]を予め関連付けした機能選択テーブル５５が備えられている。そして、前記ギャップ量比較演算手段５１においては、前記溶接区画テーブル５３の区画溶接線のデータと前記機能選択テーブル５５の溶接機能[1]〜[3]とを対比して、各区画溶接線毎に溶接機能[1]又は溶接機能[2]或いは溶接機能[3]を割付けし、各区画溶接線と各溶接機能[1]〜[3]とを関連付けて機能割付けテーブル５７に格納する。
【００２５】
なお、各区画溶接線と各溶接機能[1]〜[3]との関連付けは、溶接線３１の各区画溶接線の溶接を行うときにその都度行う場合には、前記機能割付けテーブル５７を省略することができる。しかし、溶接を行うときにおけるギャップ量比較演算手段５１の負荷の軽減を図る上においては、前記機能割付けテーブル５７を備えることが望ましいものである。
【００２６】
前述のごとく、溶接線３１が検出したギャップ量Ｇの大きさに対応して区画されると、優先順位決定手段５９において、各区画溶接線毎の溶接順位が決定される。この場合、ワークＷの熱歪みを抑制するために、溶接時の入熱量の少ない溶接条件で接合可能な区画溶接線を優先的に溶接するものである。したがって、前記溶接区画テーブル５３に格納されている区画溶接線においては、０≦Ｇ＜Ｇ１（区画Ｉ）に区画されている区画溶接線が優先され、次に、Ｇ１≦Ｇ＜Ｇ２（区画II）に区画される区画溶接線，その次は、Ｇ２≦Ｇ＜Ｇ３（区画III）に区画されている区画溶接線の順となる。そして、各区画Ｉ〜IIIに区画された各区画溶接線においては、短い区画線が優先されることになる。
【００２７】
前記優先順位決定手段５９によって溶接線３１における各区画溶接線の溶接順位が決定されると、次に、溶接条件検索手段６１によって各区画溶接線に対応しての溶接条件が決定される。すなわち、入力手段６３からワークＷの板厚，材質などが入力されると、溶接条件検索手段６１は、溶接条件テーブル６５に予め登録されている溶接条件を検索して各区画溶接線に対して溶接条件を対応付けるものである。なお、前記溶接条件テーブル６５には、一般的な溶接条件テーブルと同様に、溶接条件としての実験データや過去の一般的な溶接条件データが、ワークＷの材質，板厚及び各溶接機能[1]〜[3]毎に格納されているものである。
【００２８】
前述のごとく、各区画溶接線の溶接順位が決定されると共に各区画溶接線に対して溶接条件が決定されると、溶接プログラム作成手段６７によって溶接プログラムが作成される。そして、この溶接プログラムに従って前記位置制御手段４３の制御の下に加工ヘッド１１を溶接線３１に沿って溶接順に移動して溶接が実行される。
【００２９】
ところで、ワークの形状によっては仮止溶接が必要な場合には、前記溶接プログラム作成手段６７に備えた仮止溶接プログラム作成手段６７Ａによって前記区画Ｉに区画された区画溶接線が選択され、この選択された区画溶接線の中間位置及び／又は両端付近が仮止溶接位置として決定されて仮止溶接プログラムが作成される。そして、前記溶接プログラムに従っての溶接動作に先立って、上記仮止溶接プログラムに従って前記位置制御手段４３の制御の下に加工ヘッド１１の移動位置決めが行われて、仮止溶接が行われるものである。
【００３０】
前記溶接プログラムに従って前記位置制御手段４３の制御の下に前記加工ヘッド１１を移動して溶接を行うとき、前記加工ヘッド１１に備えた温度検出センサ３９によって溶接部すなわち溶融池よりも進行方向に僅かに先行した位置（前記照射位置３５から予め設定した所定寸法だけ進行方向の前側の位置）の温度が検出される。この温度検出センサ３９によって検出された溶接部の検出温度Ｔは温度比較手段６９へ入力される。この温度比較手段６９においては、温度設定手段７１に予め設定してある高温の設定温度Ｔ１及び低温の設定温度（規定温度）Ｔ２と前記検出温度Ｔとの比較を行い、検出温度Ｔ≧高温の設定温度Ｔ１になると、前記位置制御手段４３に対して停止信号を出力して溶接動作が停止される。
【００３１】
そして、溶接停止が所定時間継続されて溶接部の温度が低下し、検出温度Ｔ≦低温の設定温度Ｔ２になると、溶接再開の信号が前記位置制御手段４３に対して出力されて、溶接動作が再開されるものである。
【００３２】
ところで、溶接動作を再開する場合、温度検出センサ３９によって検出した検出温度Ｔと低い設定温度（規定温度）Ｔ２とを比較する場合について説明した。しかし、溶接部の温度が設定温度Ｔ２以下に低下するには所定時間必要であるから、設定温度Ｔ２以下になるまでの必要停止時間を実験的に求め、この求めた停止時間を温度設定手段７１に予め設定する。そして、溶接動作を停止したときからの停止継続時間を計時し、前記温度設定手段７１に設定された設定時間経過後に溶接動作を再開する構成とすることも可能である。
【００３３】
以上のごとき説明より理解されるように、本実施形態によれば、ワークＷの溶接線３１の溶接を、レーザ溶接ヘッド１３及びアーク溶接ヘッド１５を備えたレーザ・アーク複合溶接装置によって溶接を行うとき、前記溶接線３１のギャップ量（間隙の幅）Ｇが小さい（０≦Ｇ＜Ｇ１）ときにはレーザ溶接のみを行い、深い溶け込みが得られるものである。そして、ギャップ量Ｇが中（Ｇ１≦Ｇ＜Ｇ２）の場合には、レーザ溶接とアーク溶接を併用するもののフィラーＦの供給を行うことなくアーク溶接を行うものであるから、溶接線３１における間隙（ギャップ）の両側部を溶融することができ、この溶融部分にレーザ光ＬＢを照射するものであるから深い溶け込みが得られるものである。なお、アーク溶接時には、アーク溶接ヘッド１５に備えたパイプ電極３３からフィラーＦを突出して先端部をワークＷに接触させてアーク放電が生じた後に、上記フィラーＦの先端部をパイプ電極３３内に引き込むことにより、前記パイプ電極３３とワークＷとの間のアーク放電に容易に移行できるものである。
【００３４】
さらに、ギャップ量Ｇが大（Ｇ２≦Ｇ＜Ｇ３）の場合には、レーザ溶接とフィラーＦの供給を行うアーク溶接とを併用するものであるから、大きなギャップ量Ｇ内にフィラーＦを溶融充填できることとなると共に、レーザ溶接による深い溶け込みが得られるものである。したがって、溶接線の溶接後に溶接部に大きな凹部が形成されることを抑制することができるものである。
【００３５】
すなわち、レーザ溶接のみの場合と、レーザ溶接とアーク溶接との併用の場合とを使い分けして溶接を行うことができるので、レーザ溶接とアーク溶接とを常に併用する場合に比較して省エネを図ることができると共に、高品質の溶接を行うことができ、かつ溶接部の強度向上を図ることができるものである。
【００３６】
また、溶接線３１の溶接は、溶接線３１のギャップ量Ｇの小さい部分から順次行うものであるから、溶接時における入熱量の少ない溶接位置から順次溶接を行うこととなり、熱歪みを抑制しての溶接が可能なものである。
【００３７】
さらに、溶接時には温度検出センサ３９によって溶接部の進行方向の前側の位置の温度を検出し、検出温度Ｔが予め設定してある設定温度Ｔ１より高温になると、溶接動作を停止して溶接部を冷却（放冷）するものであるから、溶接時の熱歪みを抑制することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ・アーク複合溶接装置を概念的，概略的に示した説明図である。
【図２】レーザ溶接ヘッドとアーク溶接ヘッドとの位置的関係及びアーク溶接ヘッドの構成を示す説明図である。
【図３】レーザ・アーク複合溶接装置の制御を行うための機能ブロック図の説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ レーザ・アーク複合溶接装置
３ 溶接ロボット
１１ 加工ヘッド
１３ レーザ溶接ヘッド
１５ アーク溶接ヘッド
２７ 制御装置
３１ 溶接線（接合部）
３７ ギャップセンサ
３９ 温度検出センサ
４１ 移動プログラム
４３ 位置制御手段
４５ 移動位置検出センサ
４７ ギャップ量記憶手段
４９ 設定値メモリ
５１ ギャップ量比較演算手段
５３ 溶接区画テーブル
５５ 機能選択テーブル
５７ 機能割付けテーブル
５９ 優先順位決定手段
６１ 溶接条件検出手段
６３ 入力手段
６５ 溶接条件テーブル
６７ 溶接プログラム作成手段
６７Ａ 仮止溶接プログラム作成手段
６９ 温度比較手段
７１ 温度設定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの接合部である溶接線のギャップ量を検出し、この検出したギャップ量の大きさに対応してレーザ溶接とアーク溶接とを選択して行うことのできるレーザ・アーク溶接方法及びその溶接方法に使用するレーザ・アーク複合溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄板状のワークの接合部である溶接線に沿って溶接する場合、従来、レーザ溶接やＴＩＧやＭＩＧのアーク溶接が使用されている。レーザ溶接は、深い溶け込みで熱歪みの少ない高品質の溶接を行い得るものの、溶接線のギャップ量が大きくなると溶接不可能になることがある。アーク溶接の場合には、レーザ溶接のように深い溶け込みは得られないものの、溶接線のギャップ量が比較的大きい場合であっても容易に溶接することができるものである。
【０００３】
そこで、レーザ溶接とアーク溶接とを併用したレーザ・アーク溶接方法が提案されている（例えば特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００６−２２４１３０号公報
【特許文献２】特開２００５−２３８２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１，２に記載の溶接方法は、アーク溶接によって形成された溶融池にレーザ光を照射することによって、溶接線のギャップ量が小さい場合に対応し、かつ深い溶け込みの溶接を行っているものである。したがって、溶接線のギャップ量が小さくレーザ溶接で充分な場合にもアーク溶接を併用することとなり、熱歪みの少ない高品質の溶接を行うこと及び省エネの向上を図る上において問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在な加工ヘッドに備えたレーザ溶接ヘッド及びアーク溶接トーチを備えたレーザ・アーク複合溶接装置によってワークの接合部である溶接線に沿って溶接を行うとき、前記加工ヘッドに備えたギャップセンサによってワークの溶接線におけるギャップ量を検出し、検出したギャップ量が予め設定してある設定値より小さい場合には前記レーザ溶接ヘッドを用いてレーザ溶接を行い、検出したギャップ量が前記設定値より大きい場合には前記アーク溶接トーチを用いてアーク溶接を行うことを特徴とするものである。
【０００６】
また、前記レーザ・アーク溶接方法において、前記溶接線に沿ってワークの溶接を行うとき、前記ギャップセンサによって前記溶接線の全範囲に亘ってギャップ量を予め検出し、検出したギャップ量が前記設定値より小さな範囲のレーザ溶接を行った後に、前記設定値より前記ギャップ量が大きな範囲のアーク溶接を行うことを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記レーザ・アーク溶接方法において、前記レーザ溶接時に、当該レーザ溶接位置付近の温度を温度検出センサにより検出し、この検出した温度が予め設定された設定温度以上の場合には溶接動作を停止して冷却を行い、検出温度が予め設定された規定温度以下に低下した場合、又は停止してから予め設定された設定時間を経過した後にレーザ溶接を再開することを特徴とするものである。
【０００８】
また、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在な加工ヘッドに、レーザ溶接を行うためのレーザ溶接ヘッドとアーク溶接を行うためのアーク溶接ヘッドを備えたレーザ・アーク複合溶接装置であって、当該レーザ・アーク複合溶接装置の制御を行うための制御装置を備え、この制御装置に、ワークの接合部である溶接線に沿ってギャップセンサを移動して溶接線のギャップ量を検出したときに、基準位置からの前記ギャップセンサの移動位置と検出したギャップ量との関係を記憶したギャップ量記憶手段と、予め設定してあるギャップ量の設定値とレーザ溶接又はアーク溶接或いはレーザ溶接とアーク溶接を併用する溶接機能の関係を格納した機能選択テーブルと、溶接対象とするワークの板厚，材質，溶接線のギャップ量とレーザ溶接条件，アーク溶接条件との関係を格納した溶接条件テーブルと、前記ギャップセンサによって検出したギャップ量の検出値とギャップ量の前記設定値とを比較して前記機能選択テーブルから溶接機能を選択するギャップ量比較演算手段と、このギャップ量比較演算手段によって選択された溶接機能と入力手段から入力されたワークの材質，板厚及び前記ギャップセンサによって検出されたギャップの検出値とを基にして前記溶接条件テーブルから溶接条件を検索する溶接条件検索手段と、この溶接条件検索手段によって検索した溶接条件と前記溶接線に沿っての前記加工ヘッドの移動プログラムとによって前記ワークの溶接を行う位置制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記レーザ・アーク溶接装置において、前記ギャップ量比較演算手段によって選択した溶接機能にレーザ溶接とアーク溶接とが含まれる場合に、アーク溶接を行うアーク溶接領域よりもレーザ溶接を行うレーザ溶接領域を優先的に溶接を行うための優先順位決定手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記レーザ・アーク複合溶接装置において、レーザ溶接時にレーザ溶接位置付近の温度を検出するための温度検出センサと、この温度検出センサによって検出した検出温度と予め設定された設定温度及び当該設定温度より低温の規定温度とを比較する温度比較手段と、この温度比較手段による比較結果が前記設定温度以上の場合に溶接動作を停止し、前記温度比較手段による比較結果が前記規定温度以下の場合、又は停止してから予め設定された設定時間を経過した後にレーザ溶接を再開する前記位置制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、溶接線のギャップ量が設定値より小さい場合にはレーザ溶接のみを行い、上記ギャップ量が設定値より大きい場合にレーザ溶接とアーク溶接とを併用するものであるから、省エネを図ることができると共に、熱歪みを抑制することや溶接部に大きな凹部を生じることを抑制して良好な溶接面を得ることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。図１に、概念的，概略的に示すように、本発明の実施形態に係るレーザ・アーク複合溶接装置１は、一般的なレーザ溶接システムと同様に溶接ロボット３を備えている。なお、この種の溶接ロボット３は周知であるから、溶接ロボット３の詳細な構成，動作についての説明は省略する。
【００１３】
前記溶接ロボット３のロボットアーム５の先端部には、このロボットアーム５の長手方向に対して直交する軸７の軸心回りに回動自在かつ上記軸７に対して直交する軸９の軸心回りに回動自在な加工ヘッド１１が備えられている。したがって、加工ヘッド１１は溶接ロボット３の作動によってＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在であると共に前記軸７，９の軸心回りに回動自在である。
【００１４】
前記加工ヘッド１１にはレーザ溶接を行うためのレーザ溶接ヘッド１３が備えられていると共にアーク溶接を行うためのアーク溶接ヘッド（アーク溶接トーチ）１５が備えられている。上記レーザ溶接ヘッド１３は、例えば光ファイバーなどのごとき導波路１７を介してレーザ発振器１９と接続してある。そして、前記アーク溶接ヘッド１５にはアーク溶接電源２１が適宜に接続してある。また、前記アーク溶接ヘッド１５に対してフィラーＦの供給を行うフィラー送り装置２３が前記溶接ロボット３に備えられていると共に、溶接ロボット３に近接した位置には、フィラーＦのリール２５が備えられている。
【００１５】
さらに、前記レーザ・アーク複合溶接装置１には、前記溶接ロボット３，レーザ発振器１９，アーク溶接電源２１などの制御、すなわちレーザ・アーク複合溶接装置１の制御を行うＮＣ制御装置などのごとき制御装置２７が備えられている。
【００１６】
前記レーザ溶接ヘッド１３及びアーク溶接ヘッド１５は、作業台２９上に載置位置決めされたワークＷ１，Ｗ２の接合部である溶接線３１に沿って溶接を行うもので、レーザ溶接ヘッド１３とアーク溶接ヘッド１５との位置関係は、図２に示すように設定してある。すなわち、前記アーク溶接ヘッド１５はフィラーＦを案内するパイプ電極３３を内部に備えた構成であって、上記パイプ電極３３に案内されて送り出される前記フィラーＦの先端部は、前記レーザ溶接ヘッド１３からワーク上面へ照射されるレーザ光ＬＢの照射位置３５へ指向し、この照射位置３５においてワーク上面にフィラーＦの先端部が接触する位置関係にある。
【００１７】
上記構成により、前記制御装置２７の制御の下に、ワークＷ１，Ｗ２の接合部である溶接線３１に、レーザ溶接ヘッド１３を使用してのレーザ溶接又はアーク溶接ヘッド１５を使用してのアーク溶接を行い得るものである。
【００１８】
ところで、前記溶接線３１のギャップ量Ｇが許容値以下の場合にはレーザ溶接が可能である。しかし前記ギャップ量Ｇが許容値以上になると、レーザ溶接が不可能であるので、この場合には、レーザ溶接とアーク溶接とを併用することになる。上述のごとくレーザ溶接とアーク溶接とを併用する場合にあっては、前記ギャップ量の大きさによって前記フィラーＦの供給を行う場合と、前記パイプ電極３３とワークＷとの間においてアーク放電を行うのみの場合とがあるものである。
【００１９】
したがって、前記溶接線３１のギャップ量Ｇを検出するために、前記加工ヘッド１１には、例えばＣＣＤカメラなどのごときギャップセンサ３７が備えられていると共に、例えば赤外線カメラなどのごとき温度検出センサ３９が備えられている。この温度検出センサ３９は、レーザ溶接ヘッド１３を使用しての溶接時に溶接部（溶接位置付近）の温度を検出するものである。より詳細には、前記温度検出センサ３９は、溶接時における前記レーザビームＬＢの照射位置３５より溶接進行方向の前側へ予め設定された所定距離だけ離れた位置であって溶融池よりも僅かに前側の位置の温度を検出するものである。
【００２０】
以上のごとき構成において、作業台２９上に設置し、かつワークＷ１，Ｗ２の接合部（溶接線）のギャップ（間隙）を極力小さくするように、適宜の固定治具によって固定したワークＷの溶接線に沿って溶接を行うには、例えばティーチングなどを行って前記溶接線３１に沿って加工ヘッド１１を移動するための移動プログラム４１（図３参照）を作成する。なお、既に溶接を行ったことのあるワーク（製品）であって、移動プログラムが既に作成されている場合には、その移動プログラムを使用する。次に、この移動プログラム４１に従って、前記制御装置２７に備えた位置制御手段４３の制御の下に前記溶接ロボット３を制御して、前記加工ヘッド１１を溶接線３１の基準位置（例えばワークの端部）から溶接線３１に沿って移動する。
【００２１】
上述のように、加工ヘッド１１を溶接線３１に沿って移動するときに、前記ギャップセンサ３７の移動位置を移動位置検出センサ４５によって検出すると共に前記ギャップセンサ３７によって溶接線３１のギャップ量Ｇを検出する。そして、前記移動位置検出センサ４５によって検出した基準位置からの移動位置とギャップセンサ３７によって検出したギャップ量Ｇとを関連付けて、前記制御装置２７に備えたギャップ量記憶手段４７に格納する。
【００２２】
なお、前記移動位置検出センサ４５は、溶接ロボット３における各関節部等に備えたサーボモータに備えられたロータリーエンコーダなどとすることや、前記移動プログラム４１に含まれる位置指令値を検出する手段などとすることができる。
【００２３】
前述のごとく、ギャップ量記憶手段４７に溶接線３１上の位置とギャップ量Ｇとの関係が記憶されると、次に、予め実験等によって求められ、設定値メモリ４９に予め設定してある３種のギャップ量Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３（なお、ギャップ量Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の関係は、０≦Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３の関係にある）と検出したギャップ量Ｇとがギャップ量比較演算手段５１において比較される。すなわち溶接線３１が検出したギャップ量Ｇの大きさによって、０≦Ｇ＜Ｇ１の区画Ｉ，Ｇ１≦Ｇ＜Ｇ２の区画II，Ｇ２≦Ｇ＜Ｇ３の区画IIIに区画され、各区画Ｉ〜IIIに区画された区画溶接線は、溶接区画テーブル５３に格納される。
【００２４】
前記制御装置２７には、前記ギャップ量Ｇが０≦Ｇ＜Ｇ１のときには溶接機能[1]としてレーザ溶接ヘッド１３のみを使用したレーザ溶接，Ｇ１≦Ｇ＜Ｇ２の場合には、溶接機能[2]としてレーザ溶接とアーク溶接ヘッド１５を使用したアーク溶接の併用であってもフィラーＦの供給を行わないアーク溶接，Ｇ２≦Ｇ＜Ｇ３の場合には溶接機能[3]としてレーザ溶接とフィラーＦの供給を行うアーク溶接とを併用しての溶接を行うように、溶接線３１の検出したギャップ量Ｇに対応して各溶接機能[1]〜[3]を予め関連付けした機能選択テーブル５５が備えられている。そして、前記ギャップ量比較演算手段５１においては、前記溶接区画テーブル５３の区画溶接線のデータと前記機能選択テーブル５５の溶接機能[1]〜[3]とを対比して、各区画溶接線毎に溶接機能[1]又は溶接機能[2]或いは溶接機能[3]を割付けし、各区画溶接線と各溶接機能[1]〜[3]とを関連付けて機能割付けテーブル５７に格納する。
【００２５】
なお、各区画溶接線と各溶接機能[1]〜[3]との関連付けは、溶接線３１の各区画溶接線の溶接を行うときにその都度行う場合には、前記機能割付けテーブル５７を省略することができる。しかし、溶接を行うときにおけるギャップ量比較演算手段５１の負荷の軽減を図る上においては、前記機能割付けテーブル５７を備えることが望ましいものである。
【００２６】
前述のごとく、溶接線３１が検出したギャップ量Ｇの大きさに対応して区画されると、優先順位決定手段５９において、各区画溶接線毎の溶接順位が決定される。この場合、ワークＷの熱歪みを抑制するために、溶接時の入熱量の少ない溶接条件で接合可能な区画溶接線を優先的に溶接するものである。したがって、前記溶接区画テーブル５３に格納されている区画溶接線においては、０≦Ｇ＜Ｇ１（区画Ｉ）に区画されている区画溶接線が優先され、次に、Ｇ１≦Ｇ＜Ｇ２（区画II）に区画される区画溶接線，その次は、Ｇ２≦Ｇ＜Ｇ３（区画III）に区画されている区画溶接線の順となる。そして、各区画Ｉ〜IIIに区画された各区画溶接線においては、短い区画線が優先されることになる。
【００２７】
前記優先順位決定手段５９によって溶接線３１における各区画溶接線の溶接順位が決定されると、次に、溶接条件検索手段６１によって各区画溶接線に対応しての溶接条件が決定される。すなわち、入力手段６３からワークＷの板厚，材質などが入力されると、溶接条件検索手段６１は、溶接条件テーブル６５に予め登録されている溶接条件を検索して各区画溶接線に対して溶接条件を対応付けるものである。なお、前記溶接条件テーブル６５には、一般的な溶接条件テーブルと同様に、溶接条件としての実験データや過去の一般的な溶接条件データが、ワークＷの材質，板厚及び各溶接機能[1]〜[3]毎に格納されているものである。
【００２８】
前述のごとく、各区画溶接線の溶接順位が決定されると共に各区画溶接線に対して溶接条件が決定されると、溶接プログラム作成手段６７によって溶接プログラムが作成される。そして、この溶接プログラムに従って前記位置制御手段４３の制御の下に加工ヘッド１１を溶接線３１に沿って溶接順に移動して溶接が実行される。
【００２９】
ところで、ワークの形状によっては仮止溶接が必要な場合には、前記溶接プログラム作成手段６７に備えた仮止溶接プログラム作成手段６７Ａによって前記区画Ｉに区画された区画溶接線が選択され、この選択された区画溶接線の中間位置及び／又は両端付近が仮止溶接位置として決定されて仮止溶接プログラムが作成される。そして、前記溶接プログラムに従っての溶接動作に先立って、上記仮止溶接プログラムに従って前記位置制御手段４３の制御の下に加工ヘッド１１の移動位置決めが行われて、仮止溶接が行われるものである。
【００３０】
前記溶接プログラムに従って前記位置制御手段４３の制御の下に前記加工ヘッド１１を移動して溶接を行うとき、前記加工ヘッド１１に備えた温度検出センサ３９によって溶接部すなわち溶融池よりも進行方向に僅かに先行した位置（前記照射位置３５から予め設定した所定寸法だけ進行方向の前側の位置）の温度が検出される。この温度検出センサ３９によって検出された溶接部の検出温度Ｔは温度比較手段６９へ入力される。この温度比較手段６９においては、温度設定手段７１に予め設定してある高温の設定温度Ｔ１及び低温の設定温度（規定温度）Ｔ２と前記検出温度Ｔとの比較を行い、検出温度Ｔ≧高温の設定温度Ｔ１になると、前記位置制御手段４３に対して停止信号を出力して溶接動作が停止される。
【００３１】
そして、溶接停止が所定時間継続されて溶接部の温度が低下し、検出温度Ｔ≦低温の設定温度Ｔ２になると、溶接再開の信号が前記位置制御手段４３に対して出力されて、溶接動作が再開されるものである。
【００３２】
ところで、溶接動作を再開する場合、温度検出センサ３９によって検出した検出温度Ｔと低い設定温度（規定温度）Ｔ２とを比較する場合について説明した。しかし、溶接部の温度が設定温度Ｔ２以下に低下するには所定時間必要であるから、設定温度Ｔ２以下になるまでの必要停止時間を実験的に求め、この求めた停止時間を温度設定手段７１に予め設定する。そして、溶接動作を停止したときからの停止継続時間を計時し、前記温度設定手段７１に設定された設定時間経過後に溶接動作を再開する構成とすることも可能である。
【００３３】
以上のごとき説明より理解されるように、本実施形態によれば、ワークＷの溶接線３１の溶接を、レーザ溶接ヘッド１３及びアーク溶接ヘッド１５を備えたレーザ・アーク複合溶接装置によって溶接を行うとき、前記溶接線３１のギャップ量（間隙の幅）Ｇが小さい（０≦Ｇ＜Ｇ１）ときにはレーザ溶接のみを行い、深い溶け込みが得られるものである。そして、ギャップ量Ｇが中（Ｇ１≦Ｇ＜Ｇ２）の場合には、レーザ溶接とアーク溶接を併用するもののフィラーＦの供給を行うことなくアーク溶接を行うものであるから、溶接線３１における間隙（ギャップ）の両側部を溶融することができ、この溶融部分にレーザ光ＬＢを照射するものであるから深い溶け込みが得られるものである。なお、アーク溶接時には、アーク溶接ヘッド１５に備えたパイプ電極３３からフィラーＦを突出して先端部をワークＷに接触させてアーク放電が生じた後に、上記フィラーＦの先端部をパイプ電極３３内に引き込むことにより、前記パイプ電極３３とワークＷとの間のアーク放電に容易に移行できるものである。
【００３４】
さらに、ギャップ量Ｇが大（Ｇ２≦Ｇ＜Ｇ３）の場合には、レーザ溶接とフィラーＦの供給を行うアーク溶接とを併用するものであるから、大きなギャップ量Ｇ内にフィラーＦを溶融充填できることとなると共に、レーザ溶接による深い溶け込みが得られるものである。したがって、溶接線の溶接後に溶接部に大きな凹部が形成されることを抑制することができるものである。
【００３５】
すなわち、レーザ溶接のみの場合と、レーザ溶接とアーク溶接との併用の場合とを使い分けして溶接を行うことができるので、レーザ溶接とアーク溶接とを常に併用する場合に比較して省エネを図ることができると共に、高品質の溶接を行うことができ、かつ溶接部の強度向上を図ることができるものである。
【００３６】
また、溶接線３１の溶接は、溶接線３１のギャップ量Ｇの小さい部分から順次行うものであるから、溶接時における入熱量の少ない溶接位置から順次溶接を行うこととなり、熱歪みを抑制しての溶接が可能なものである。
【００３７】
さらに、溶接時には温度検出センサ３９によって溶接部の進行方向の前側の位置の温度を検出し、検出温度Ｔが予め設定してある設定温度Ｔ１より高温になると、溶接動作を停止して溶接部を冷却（放冷）するものであるから、溶接時の熱歪みを抑制することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ・アーク複合溶接装置を概念的，概略的に示した説明図である。
【図２】レーザ溶接ヘッドとアーク溶接ヘッドとの位置的関係及びアーク溶接ヘッドの構成を示す説明図である。
【図３】レーザ・アーク複合溶接装置の制御を行うための機能ブロック図の説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ レーザ・アーク複合溶接装置
３ 溶接ロボット
１１ 加工ヘッド
１３ レーザ溶接ヘッド
１５ アーク溶接ヘッド
２７ 制御装置
３１ 溶接線（接合部）
３７ ギャップセンサ
３９ 温度検出センサ
４１ 移動プログラム
４３ 位置制御手段
４５ 移動位置検出センサ
４７ ギャップ量記憶手段
４９ 設定値メモリ
５１ ギャップ量比較演算手段
５３ 溶接区画テーブル
５５ 機能選択テーブル
５７ 機能割付けテーブル
５９ 優先順位決定手段
６１ 溶接条件検出手段
６３ 入力手段
６５ 溶接条件テーブル
６７ 溶接プログラム作成手段
６７Ａ 仮止溶接プログラム作成手段
６９ 温度比較手段
７１ 温度設定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在な加工ヘッドに備えたレーザ溶接ヘッド及びアーク溶接トーチを備えたレーザ・アーク複合溶接装置によってワークの接合部である溶接線に沿って溶接を行うとき、前記加工ヘッドに備えたギャップセンサによってワークの溶接線におけるギャップ量を検出し、検出したギャップ量が予め設定してある設定値より小さい場合には前記レーザ溶接ヘッドを用いてレーザ溶接を行い、検出したギャップ量が前記設定値より大きい場合には前記アーク溶接トーチを用いてアーク溶接を行うことを特徴とするレーザ・アーク溶接方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ・アーク溶接方法において、前記溶接線に沿ってワークの溶接を行うとき、前記ギャップセンサによって前記溶接線の全範囲に亘ってギャップ量を予め検出し、検出したギャップ量が前記設定値より小さな範囲のレーザ溶接を行った後に、前記設定値より前記ギャップ量が大きな範囲のアーク溶接を行うことを特徴とするレーザ・アーク溶接方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーザ・アーク溶接方法において、前記レーザ溶接時に、当該レーザ溶接位置付近の温度を温度検出センサにより検出し、この検出した温度が予め設定された設定温度以上の場合には溶接動作を停止して冷却を行い、検出温度が予め設定された規定温度以下に低下した場合、又は停止してから予め設定された設定時間を経過した後にレーザ溶接を再開することを特徴とするレーザ・アーク溶接方法。
【請求項４】
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在な加工ヘッドに、レーザ溶接を行うためのレーザ溶接ヘッドとアーク溶接を行うためのアーク溶接ヘッドを備えたレーザ・アーク複合溶接装置であって、当該レーザ・アーク複合溶接装置の制御を行うための制御装置を備え、この制御装置に、ワークの接合部である溶接線に沿ってギャップセンサを移動して溶接線のギャップ量を検出したときに、基準位置からの前記ギャップセンサの移動位置と検出したギャップ量との関係を記憶したギャップ量記憶手段と、予め設定してあるギャップ量の設定値とレーザ溶接又はアーク溶接或いはレーザ溶接とアーク溶接を併用する溶接機能の関係を格納した機能選択テーブルと、溶接対象とするワークの板厚，材質，溶接線のギャップ量とレーザ溶接条件，アーク溶接条件との関係を格納した溶接条件テーブルと、前記ギャップセンサによって検出したギャップ量の検出値とギャップ量の前記設定値とを比較して前記機能選択テーブルから溶接機能を選択するギャップ量比較演算手段と、このギャップ量比較演算手段によって選択された溶接機能と入力手段から入力されたワークの材質，板厚及び前記ギャップセンサによって検出されたギャップの検出値とを基にして前記溶接条件テーブルから溶接条件を検索する溶接条件検索手段と、この溶接条件検索手段によって検索した溶接条件と前記溶接線に沿っての前記加工ヘッドの移動プログラムとによって前記ワークの溶接を行う位置制御手段と、を備えていることを特徴とするレーザ・アーク複合溶接装置。
【請求項５】
請求項４に記載のレーザ・アーク溶接装置において、前記ギャップ量比較演算手段によって選択した溶接機能にレーザ溶接とアーク溶接とが含まれる場合に、アーク溶接を行うアーク溶接領域よりもレーザ溶接を行うレーザ溶接領域を優先的に溶接を行うための優先順位決定手段を備えていることを特徴とするレーザ・アーク複合溶接装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のレーザ・アーク複合溶接装置において、レーザ溶接時にレーザ溶接位置付近の温度を検出するための温度検出センサと、この温度検出センサによって検出した検出温度と予め設定された設定温度及び当該設定温度より低温の規定温度とを比較する温度比較手段と、この温度比較手段による比較結果が前記設定温度以上の場合に溶接動作を停止し、前記温度比較手段による比較結果が前記規定温度以下の場合、又は停止してから予め設定された設定時間を経過した後にレーザ溶接を再開する前記位置制御手段と、を備えていることを特徴とするレーザ・アーク複合溶接装置。
【請求項１】
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在な加工ヘッドに備えたレーザ溶接ヘッド及びアーク溶接トーチを備えたレーザ・アーク複合溶接装置によってワークの接合部である溶接線に沿って溶接を行うとき、前記加工ヘッドに備えたギャップセンサによってワークの溶接線におけるギャップ量を検出し、検出したギャップ量が予め設定してある設定値より小さい場合には前記レーザ溶接ヘッドを用いてレーザ溶接を行い、検出したギャップ量が前記設定値より大きい場合には前記アーク溶接トーチを用いてアーク溶接を行うことを特徴とするレーザ・アーク溶接方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ・アーク溶接方法において、前記溶接線に沿ってワークの溶接を行うとき、前記ギャップセンサによって前記溶接線の全範囲に亘ってギャップ量を予め検出し、検出したギャップ量が前記設定値より小さな範囲のレーザ溶接を行った後に、前記設定値より前記ギャップ量が大きな範囲のアーク溶接を行うことを特徴とするレーザ・アーク溶接方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーザ・アーク溶接方法において、前記レーザ溶接時に、当該レーザ溶接位置付近の温度を温度検出センサにより検出し、この検出した温度が予め設定された設定温度以上の場合には溶接動作を停止して冷却を行い、検出温度が予め設定された規定温度以下に低下した場合、又は停止してから予め設定された設定時間を経過した後にレーザ溶接を再開することを特徴とするレーザ・アーク溶接方法。
【請求項４】
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在な加工ヘッドに、レーザ溶接を行うためのレーザ溶接ヘッドとアーク溶接を行うためのアーク溶接ヘッドを備えたレーザ・アーク複合溶接装置であって、当該レーザ・アーク複合溶接装置の制御を行うための制御装置を備え、この制御装置に、ワークの接合部である溶接線に沿ってギャップセンサを移動して溶接線のギャップ量を検出したときに、基準位置からの前記ギャップセンサの移動位置と検出したギャップ量との関係を記憶したギャップ量記憶手段と、予め設定してあるギャップ量の設定値とレーザ溶接又はアーク溶接或いはレーザ溶接とアーク溶接を併用する溶接機能の関係を格納した機能選択テーブルと、溶接対象とするワークの板厚，材質，溶接線のギャップ量とレーザ溶接条件，アーク溶接条件との関係を格納した溶接条件テーブルと、前記ギャップセンサによって検出したギャップ量の検出値とギャップ量の前記設定値とを比較して前記機能選択テーブルから溶接機能を選択するギャップ量比較演算手段と、このギャップ量比較演算手段によって選択された溶接機能と入力手段から入力されたワークの材質，板厚及び前記ギャップセンサによって検出されたギャップの検出値とを基にして前記溶接条件テーブルから溶接条件を検索する溶接条件検索手段と、この溶接条件検索手段によって検索した溶接条件と前記溶接線に沿っての前記加工ヘッドの移動プログラムとによって前記ワークの溶接を行う位置制御手段と、を備えていることを特徴とするレーザ・アーク複合溶接装置。
【請求項５】
請求項４に記載のレーザ・アーク溶接装置において、前記ギャップ量比較演算手段によって選択した溶接機能にレーザ溶接とアーク溶接とが含まれる場合に、アーク溶接を行うアーク溶接領域よりもレーザ溶接を行うレーザ溶接領域を優先的に溶接を行うための優先順位決定手段を備えていることを特徴とするレーザ・アーク複合溶接装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のレーザ・アーク複合溶接装置において、レーザ溶接時にレーザ溶接位置付近の温度を検出するための温度検出センサと、この温度検出センサによって検出した検出温度と予め設定された設定温度及び当該設定温度より低温の規定温度とを比較する温度比較手段と、この温度比較手段による比較結果が前記設定温度以上の場合に溶接動作を停止し、前記温度比較手段による比較結果が前記規定温度以下の場合、又は停止してから予め設定された設定時間を経過した後にレーザ溶接を再開する前記位置制御手段と、を備えていることを特徴とするレーザ・アーク複合溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２９１８２６（Ｐ２００９−２９１８２６Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４９５９４（Ｐ２００８−１４９５９４）
【出願日】平成２０年６月６日（２００８．６．６）
【出願人】（３９００１４６７２）株式会社アマダ (548)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月６日（２００８．６．６）
【出願人】（３９００１４６７２）株式会社アマダ (548)
【Ｆターム（参考）】
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