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JPH071169A - Laser welding method and laser welding apparatus - Google Patents

Laser welding method and laser welding apparatus

Info

Publication number
JPH071169A
JPH071169A JP5145945A JP14594593A JPH071169A JP H071169 A JPH071169 A JP H071169A JP 5145945 A JP5145945 A JP 5145945A JP 14594593 A JP14594593 A JP 14594593A JP H071169 A JPH071169 A JP H071169A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding
members
welding line
laser beam
processing head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5145945A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Ishigaki
広 石垣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP5145945A priority Critical patent/JPH071169A/en
Publication of JPH071169A publication Critical patent/JPH071169A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円筒状部材の外周面に直線状の小部材をレー
ザ溶接する場合に、溶接線の位置を検出する構成を簡単
化し得て、製造コストを安くする。 【構成】 本発明のレーザ溶接方法は、円筒状部材12
の外周面に小片29を溶接する場合に、レーザビームを
照射する加工ヘッド15に一体に移動するように設けた
反射形光センサ20により、両部材12、29の溶接線
に直交する方向に沿って直線的に走査して、両部材1
2、29の表面形状を検出した後、この検出した表面形
状データに基づいて溶接線の位置を判断し、この判断し
た溶接線の位置へ加工ヘッド15を対応させ且つ該加工
ヘッド15からレーザビームを照射するようにしたもの
である。
(57) [Abstract] [Purpose] When laser welding a small linear member to the outer peripheral surface of a cylindrical member, the structure for detecting the position of the welding line can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced. [Structure] The laser welding method of the present invention uses a cylindrical member 12.
When the small piece 29 is welded to the outer peripheral surface of the, the reflection type optical sensor 20 provided so as to move integrally with the processing head 15 for irradiating the laser beam is used in the direction orthogonal to the welding line of both members 12, 29. And linearly scan both members 1
After detecting the surface shapes of Nos. 2 and 29, the position of the welding line is judged based on the detected surface shape data, and the machining head 15 is made to correspond to the judged position of the welding line and the laser beam is emitted from the machining head 15. Is to be irradiated.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、円筒状部材の外周面に
直線状の小部材を当接させた状態で両部材の当接境界線
である溶接線へ加工ヘッドからレーザビームを照射して
両部材を溶接するレーザ溶接方法及びレーザ溶接装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention irradiates a welding beam, which is a contact boundary line between two members, with a laser beam from a processing head in a state where a small linear member is in contact with the outer peripheral surface of a cylindrical member. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laser welding method and a laser welding apparatus for welding both members.

【0002】[0002]

【従来の技術】円筒状部材の外周面に直線状の小部材と
して例えばフィンやタブ等の小片を溶接する溶接装置と
しては、従来より、図12及び図13に示す構成があ
る。この構成では、把持治具1に把持させた小片2を円
筒状部材3の外周面に当接させた後、TIG溶接装置の
TIGトーチ4を部材3と小片2との当接境界線へ近接
させて該当接境界線部分を溶接するように構成されてい
る。尚、上記把持治具1は、治具ベース5、この治具ベ
ース5にピン6を介して回動可能に設けられワーク押さ
え7、このワーク押さえ7を把持方向へ付勢するスプリ
ング8、ワーク押さえ7を保持するプレート9、このプ
レート9を治具ベース5に固定するボルト10から構成
されている。
2. Description of the Related Art As a welding device for welding a small piece such as a fin or a tab as a linear small member to the outer peripheral surface of a cylindrical member, there has been conventionally a configuration shown in FIGS. In this configuration, after the small piece 2 held by the holding jig 1 is brought into contact with the outer peripheral surface of the cylindrical member 3, the TIG torch 4 of the TIG welding apparatus is brought close to the contact boundary line between the member 3 and the small piece 2. Then, the tangential boundary line portion is welded. The gripping jig 1 includes a jig base 5, a work holder 7 rotatably provided on the jig base 5 via a pin 6, a spring 8 for urging the work holder 7 in the gripping direction, and a work piece. It is composed of a plate 9 for holding the presser 7 and a bolt 10 for fixing the plate 9 to the jig base 5.

【0003】しかし、上記従来構成の溶接装置では、熱
の影響が溶接実行時に溶接部周辺のかなり広い範囲に及
ぶと共に、把持治具1による押付け力や溶接部の熱的応
力により溶接部が変形するという問題点があった。特
に、この場合、熱の影響範囲が広くなると、小片2を把
持する把持治具1が該熱により損傷したり、変形したり
するので、小片2を自動供給する構成とすることが困難
であった。このような問題点を解消する構成として、レ
ーザビームを溶接部に照射して溶接する方法がある。こ
の方法によれば、熱の影響が及ぶ範囲が狭くなると共
に、熱変形が生ずることもほとんどなくなる。
However, in the above-described conventional welding apparatus, the influence of heat spreads over a fairly wide range around the welded portion when the welding is performed, and the welded portion is deformed by the pressing force of the gripping jig 1 and the thermal stress of the welded portion. There was a problem to do. In particular, in this case, when the influence range of heat is widened, the holding jig 1 for holding the small piece 2 is damaged or deformed by the heat, so that it is difficult to automatically supply the small piece 2. It was As a configuration for solving such a problem, there is a method of irradiating a laser beam on a welded portion to perform welding. According to this method, the range affected by heat is narrowed, and thermal deformation hardly occurs.

【0004】このレーザ溶接の場合、レーザビームのス
ポット径の寸法が約0.2mm程度と小さいため、レー
ザビームを溶接部即ち溶接線へ正確に誘導して照射する
必要がある。このためには、溶接線の位置を正確に検出
する必要があり、このように溶接線の位置を検出する装
置として、特開昭60−96371号公報に記載された
構成がある。この構成では、溶接線周辺をテレビカメラ
で撮影し、該カメラで撮影した画像データを画像処理手
段によりデータ処理して溶接線の位置を検出するように
している。
In the case of this laser welding, since the size of the spot diameter of the laser beam is as small as about 0.2 mm, it is necessary to accurately guide and irradiate the laser beam to the welding portion, that is, the welding line. For this purpose, it is necessary to accurately detect the position of the welding line, and as a device for detecting the position of the welding line in this way, there is a configuration described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-96371. In this configuration, the periphery of the welding line is photographed by the television camera, and the image data photographed by the camera is processed by the image processing means to detect the position of the welding line.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、溶接線周辺をカメラで撮影すると共に、画
像データをデータ処理して溶接線の位置を検出する構成
であるので、装置の構成が複雑であると共にデータ処理
もかなり複雑且つ面倒なものであり、装置の製造コスト
が高くなるという欠点があった。
However, in the above-mentioned conventional configuration, the periphery of the welding line is photographed by the camera, and the position of the welding line is detected by processing the image data to process the data of the welding line. In addition, the data processing is quite complicated and troublesome, and there is a drawback that the manufacturing cost of the device becomes high.

【0006】そこで、本発明の目的は、円筒状部材の外
周面に直線状の小部材をレーザ溶接する場合に、溶接線
の位置を検出する構成を簡単化し得て、製造コストを安
くすることができるレーザ溶接方法及びレーザ溶接装置
を提供するにある。
Therefore, an object of the present invention is to simplify the structure for detecting the position of the welding line when laser welding a small linear member to the outer peripheral surface of a cylindrical member, and to reduce the manufacturing cost. A laser welding method and a laser welding apparatus capable of performing the above are provided.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ溶接方法
は、円筒状部材の外周面に直線状の小部材を当接させた
状態で、両部材の当接境界線である溶接線へ加工ヘッド
からレーザビームを照射して両部材を溶接する方法にお
いて、前記加工ヘッドに一体に移動するように設けられ
た反射形光センサにより、前記両部材の溶接線に直交す
る方向に沿って直線的に走査して、前記両部材の表面形
状を検出した後、この検出した表面形状データに基づい
て前記溶接線の位置を判断し、この判断した前記溶接線
の位置へ前記加工ヘッドからレーザビームを誘導して照
射するようにしたところに特徴を有する。
According to the laser welding method of the present invention, a linear small member is brought into contact with an outer peripheral surface of a cylindrical member to form a welding line which is a contact boundary line between both members. In the method of welding both members by irradiating a laser beam from the head, a linear reflection type optical sensor provided so as to move integrally with the processing head causes a straight line along a direction orthogonal to a welding line of the both members. After scanning the surface shape of both members, the position of the welding line is determined based on the detected surface shape data, and the laser beam is emitted from the processing head to the position of the determined welding line. It is characterized by being guided and irradiated.

【0008】また、本発明のレーザ溶接装置は、円筒状
部材の外周面に直線状の小部材を当接させた状態で、両
部材の当接境界線である溶接線へ加工ヘッドからレーザ
ビームを照射して両部材を溶接する装置において、前記
加工ヘッドに一体に移動するように設けられ前記両部材
の表面へ光を照射すると共に該表面で反射した光を検出
する反射形光センサを備え、この反射形光センサにより
前記両部材の溶接線に直交する方向に沿って直線的に走
査して前記両部材の表面形状を検出すると共に検出した
表面形状データに基づいて前記溶接線の位置を判断する
位置判断手段を備え、この位置判断手段により判断した
前記溶接線の位置へ前記加工ヘッドからレーザビームを
照射するように制御する制御手段を備えたところに特徴
を有するものである。
Further, the laser welding apparatus of the present invention, in a state where a small linear member is brought into contact with the outer peripheral surface of a cylindrical member, the welding beam from the processing head to the welding line which is the contact boundary line between both members. In a device for irradiating both members by irradiating with the above, a reflection type optical sensor is provided which is provided so as to move integrally with the processing head, irradiates the surfaces of the both members with light, and detects the light reflected by the surfaces. , The position of the welding line is detected based on the detected surface shape data by linearly scanning along the direction orthogonal to the welding line of the both members by this reflection type optical sensor and detecting the surface shape of the both members. The present invention is characterized in that it is provided with a position determining means for making a determination, and a control means for controlling the position of the welding line determined by the position determining means to irradiate a laser beam from the processing head. .

【0009】[0009]

【作用】円筒状部材の外周面に直線状の小部材を当接さ
せて溶接する場合、溶接線の位置は、両部材の表面形状
のうちの最も凹状の部位となる。このため、両部材の溶
接線に直交する方向に沿って直線的に走査して両部材の
表面形状を検出し、検出した表面形状データに基づいて
最も凹状の部位を溶接線の位置とすれば、溶接線の位置
を正確に判断することが可能である。本発明は、この点
に着目してなされたものである。
When a small linear member is brought into contact with the outer peripheral surface of the cylindrical member for welding, the position of the welding line is the most concave portion of the surface shape of both members. Therefore, if the surface shape of both members is detected by linearly scanning along the direction orthogonal to the welding line of both members, and the most concave portion is set as the position of the welding line based on the detected surface shape data. It is possible to accurately determine the position of the welding line. The present invention has been made paying attention to this point.

【0010】従って、上記手段によれば、加工ヘッドに
一体に移動するように設けられた反射形光センサによ
り、両部材の溶接線に直交する方向に沿って直線的に走
査して、両部材の表面形状を検出する構成としたので、
検出した表面形状データに基づいて溶接線の位置を正確
に判断することができる。そして、この場合、反射形光
センサを加工ヘッドに一体的に設けるだけの簡単な構成
であると共に、データ処理も非常に簡単であるから、テ
レビカメラを用いる場合に比べて、製造コストを大幅に
安くし得る。
Therefore, according to the above means, the reflection type optical sensor provided so as to move integrally with the machining head linearly scans along the direction orthogonal to the welding line of both members, and both members are scanned. Since it is configured to detect the surface shape of
The position of the welding line can be accurately determined based on the detected surface shape data. In this case, since the reflection type optical sensor is simply provided in the processing head integrally and the data processing is very simple, the manufacturing cost is greatly increased as compared with the case of using the TV camera. Can be cheap.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図1ないし
図11を参照しながら説明する。まず、レーザ溶接装置
の全体構成を示す図3において、基台11上には、長尺
な円筒状部材12の両端部をチャックするための前部ワ
ークチャック13及び後部ワークチャック14が配設さ
れている。これら前部ワークチャック13と後部ワーク
チャック14との間に円筒状部材12をチャックするこ
とにより、該円筒状部材12はX軸方向(図3中左右方
向)に沿って延びるようにして固定される構成となって
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, in FIG. 3 showing the overall configuration of the laser welding apparatus, a front work chuck 13 and a rear work chuck 14 for chucking both ends of a long cylindrical member 12 are provided on a base 11. ing. By chucking the cylindrical member 12 between the front work chuck 13 and the rear work chuck 14, the cylindrical member 12 is fixed so as to extend along the X-axis direction (the horizontal direction in FIG. 3). It is configured to.

【0012】また、基台11上には、レーザビームを照
射する加工ヘッド15がヘッド駆動機構16を介してX
軸方向、Y軸方向(図4中左右方向)、Z軸方向(図3
及び図4中上下方向)へ移動可能に構成されている。こ
の加工ヘッド15には、図1に示すように、円筒状をな
すヘッド本体17の下端にレーザ出力部18が設けられ
ており、このレーザ出力部18に集光レンズ19が配設
されている。この場合、レーザ発振器から供給されたレ
ーザ光は、ヘッド本体17内を通ると共に集光レンズ1
9を通ることにより集光されてレーザビームとなり、こ
のレーザビームはレーザ出力部18から真下へ出力され
るように構成されている。そして、レーザ出力部18の
図1中左側面部には、溶接線の位置を検出するための反
射形光センサ20が配設されている。
Further, on the base 11, a processing head 15 for irradiating a laser beam is passed through a head drive mechanism 16 and X-shaped.
Axial direction, Y-axis direction (left-right direction in FIG. 4), Z-axis direction (FIG. 3)
And in the vertical direction in FIG. 4). As shown in FIG. 1, the processing head 15 is provided with a laser output section 18 at the lower end of a cylindrical head body 17, and a condenser lens 19 is provided at the laser output section 18. . In this case, the laser light supplied from the laser oscillator passes through the inside of the head body 17 and the condenser lens 1
The laser beam is condensed by passing through 9 and becomes a laser beam, and the laser beam is output from the laser output unit 18 to a position directly below. A reflection type optical sensor 20 for detecting the position of the welding line is provided on the left side surface of the laser output section 18 in FIG.

【0013】この反射形光センサ20は、図2に示すよ
うに、発光素子21、発光側レンズ22、受光側レンズ
23及び受光素子24を有して構成されている。この場
合、発光素子21から発光された検出光は発光側レンズ
22を介して被検出体へ照射され、該被検出体で反射し
た反射光は受光側レンズ23を介して受光素子24に受
光されるようになっている。上記反射形光センサ20は
コントローラ25により制御される構成となっており、
このコントローラ25は発光素子21を発光制御すると
共に受光素子24から受光信号を受けるようになってい
る。
As shown in FIG. 2, the reflection type optical sensor 20 is composed of a light emitting element 21, a light emitting side lens 22, a light receiving side lens 23 and a light receiving element 24. In this case, the detection light emitted from the light emitting element 21 is applied to the object to be detected via the light emitting side lens 22, and the reflected light reflected by the object to be detected is received by the light receiving element 24 via the light receiving side lens 23. It has become so. The reflective optical sensor 20 is configured to be controlled by the controller 25,
The controller 25 controls the light emitting element 21 to emit light and receives a light receiving signal from the light receiving element 24.

【0014】また、上記加工ヘッド15即ちヘッド本体
17は、図1及び図2に示すように、Y軸モータ26に
より送りねじ26aを介してY軸方向(図1中左右方
向)へ移動駆動される構成となっている。そして、上記
Y軸サーボモータ26は、制御装置27により駆動制御
されるように構成されている。更に、加工ヘッド15
は、図4に示すように、Z軸サーボモータ28によりZ
軸方向へ移動駆動される構成となっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the machining head 15, that is, the head body 17, is moved and driven in the Y-axis direction (left-right direction in FIG. 1) by a Y-axis motor 26 via a feed screw 26a. It is configured to. The Y-axis servo motor 26 is configured to be drive-controlled by the control device 27. Furthermore, the processing head 15
Is controlled by the Z-axis servomotor 28 as shown in FIG.
It is configured to be moved and driven in the axial direction.

【0015】一方、基台11上には、図3及び図4にも
示すように、直線状の小部材として例えばフィンやタブ
等の小片29(図1、図2、図10参照)を自動供給す
る小片供給装置30がレール等を介してX軸方向へ移動
可能に設けられている。この小片供給装置30につい
て、以下、図5ないし図9を参照しながら詳述する。
On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, on the base 11, small pieces 29 (see FIGS. 1, 2 and 10) such as fins and tabs are automatically formed as linear small members. A small piece supply device 30 for supplying is provided so as to be movable in the X-axis direction via a rail or the like. The small piece supply device 30 will be described in detail below with reference to FIGS. 5 to 9.

【0016】まず、小片供給装置30の正面を示す図5
において、基板31上には、スライドテーブル32がX
軸方向へ移動可能に設けられている。このスライドテー
ブル32上にパレット33が載置固定されており、図6
に示すように、このパレット33の上面部に形成された
多数の溝33a内に前記小片29が収容されるように構
成されている。ここで、上記スライドテーブル32の駆
動機構について図6に従って説明する。スライドテーブ
ル32は、2本のガイドレール34によりX軸方向(図
6中上下方向)へ移動可能に支承されている。上記スラ
イドテーブル32の図6中左右両辺部には、ラチェット
状の多数の歯部を有する位置決め部35が設けられてい
る。
First, FIG. 5 showing the front of the small piece supply device 30.
, The slide table 32 is placed on the substrate 31 in the X direction.
It is provided so as to be movable in the axial direction. A pallet 33 is placed and fixed on the slide table 32.
As shown in FIG. 5, the small pieces 29 are housed in a large number of grooves 33a formed on the upper surface of the pallet 33. Here, the drive mechanism of the slide table 32 will be described with reference to FIG. The slide table 32 is supported by two guide rails 34 so as to be movable in the X-axis direction (vertical direction in FIG. 6). Positioning portions 35 having a large number of ratchet-shaped teeth are provided on both left and right sides of the slide table 32 in FIG.

【0017】そして、両位置決め部35の外側には、各
位置決め部35の歯部に係合する2個の爪36aを有す
る爪部材36が軸37を回動支点としてその回りに回動
可能に設けられている。各爪部材36と台金38との間
に設けられたスプリング39により、各爪部材36は係
合方向へ回動付勢されている。そして、各爪部材36
は、シリンダ40のロッド40aにより係合解除方向へ
回動される構成となっている。この場合、各爪部材36
を各位置決め部35の歯部に係合及び係合解除させるこ
とにより、位置決め部35即ちスライドテーブル32を
一定量ずつ移動させる構成となっている。尚、各爪部材
36の図6中下端側には、各爪部材36の係合及び係合
解除状態を検出するセンサ41が配設されている。ま
た、ガイドレール34の図6中上端側及び下端側には、
スライドテーブル32の前進及び後退限位置を検出する
センサ42、43が配設されている。
Outside the positioning parts 35, a claw member 36 having two claws 36a that engage with the teeth of each positioning part 35 is rotatable around a shaft 37 as a rotation fulcrum. It is provided. A spring 39 provided between each claw member 36 and the base metal 38 urges each claw member 36 to rotate in the engaging direction. Then, each claw member 36
Is configured to be rotated in the disengagement direction by the rod 40a of the cylinder 40. In this case, each claw member 36
By engaging and disengaging the tooth portions of the positioning portions 35 with each other, the positioning portion 35, that is, the slide table 32 is moved by a fixed amount. A sensor 41 for detecting the engagement and disengagement state of each claw member 36 is provided on the lower end side of each claw member 36 in FIG. Further, on the upper end side and the lower end side in FIG. 6 of the guide rail 34,
Sensors 42 and 43 for detecting the forward and backward limit positions of the slide table 32 are provided.

【0018】一方、スライドテーブル32の上方には、
図5に示すように、把持装置44が支持脚部45を介し
て配設されている。上記把持装置44は、図7にも示す
ように、ガイド部材46に挿通されることより該ガイド
部材46に沿う方向(図7中上下方向)へ移動可能に支
持されていると共に、図5に示すシリンダ47によって
上記方向へ移動駆動される構成となっている。また、把
持装置44は、図5に示すように、ガイド部材46を嵌
合固定させた支持部材48を前記支持脚部45に軸49
を介して軸支することにより、軸49を回動支点として
その回りに回動可能に構成されている。この場合、把持
装置44は、図7にも示すシリンダ50によって図7に
示す位置と図8に示す位置との間で回動駆動される構成
となっている。尚、51、51はダンパーであり、これ
らは把持装置44を回動させたときの衝撃力を緩衝させ
るためのものである。
On the other hand, above the slide table 32,
As shown in FIG. 5, the gripping device 44 is arranged via the support leg portion 45. As shown in FIG. 7, the gripping device 44 is movably supported in a direction along the guide member 46 (up and down direction in FIG. 7) by being inserted into the guide member 46. It is configured to be driven to move in the above direction by the cylinder 47 shown. Further, as shown in FIG. 5, the gripping device 44 includes a support member 48, to which a guide member 46 is fitted and fixed, on a shaft 49 on the support leg 45.
It is configured to be rotatable around the shaft 49 as a rotation fulcrum by being pivotally supported via. In this case, the gripping device 44 is configured to be rotationally driven between the position shown in FIG. 7 and the position shown in FIG. 8 by the cylinder 50 also shown in FIG. 7. In addition, 51 and 51 are dampers, and these are for buffering the impact force when the gripping device 44 is rotated.

【0019】さて、上記把持装置44の具体的構成につ
いて、図9に従って説明する。図9において、把持装置
44の内部には、エアシリンダ52が設けられており、
このエアシリンダ52のロッド53は図9中上下方向へ
移動可能に設けられている。この場合、ロッド53は、
スプリング54により上方へ移動付勢されており、電磁
弁55を開放させてエアをエアシリンダ52内へ供給す
ると、下方へ移動するようになっている。上記ロッド5
3の下端部の両側面部には、斜面部53aが形成されて
いる。
Now, a specific structure of the gripping device 44 will be described with reference to FIG. In FIG. 9, an air cylinder 52 is provided inside the gripping device 44,
The rod 53 of the air cylinder 52 is provided so as to be movable in the vertical direction in FIG. In this case, the rod 53
It is urged to move upward by a spring 54, and when the electromagnetic valve 55 is opened to supply air into the air cylinder 52, it moves downward. The rod 5
Sloping surface portions 53a are formed on both side surface portions of the lower end portion of No. 3.

【0020】そして、把持装置44の下端部には、一対
のフィンガ55、55が軸56、56を回動支点として
その回りに回動可能に設けられている。一対のフィンガ
55、55は、各下端部の把持部55a、55aで小片
29を把持可能になっている。これらフィンガ55、5
5は、スプリング57、57により把持部55a、55
aを把持解除する方向へ回動付勢されるようになってい
ると共に、各上端部が上記ロッド53の斜面部53aに
当接するようになっている。この場合、エアをエアシリ
ンダ52内へ供給してロッド53を下方へ移動させる
と、フィンガ55、55は、その各上端部がロッド53
の下端部の斜面部53aに当接していることにより把持
解除方向へ回動し、その把持部55a、55aが開放さ
れる。そして、エアの供給を停止すると、ロッド53が
上方へ移動することから、フィンガ55、55は、その
各上端部がロッド53の下端部の斜面部53aに当接し
ていることにより把持方向へ回動し、その把持部55
a、55aにより小片29を把持可能になるように構成
されている。
At the lower end of the gripping device 44, a pair of fingers 55, 55 are provided so as to be rotatable around the shafts 56, 56 as pivotal fulcrums. The pair of fingers 55, 55 are capable of gripping the small piece 29 by gripping parts 55a, 55a at their lower end portions. These fingers 55, 5
5 is gripped by the springs 57, 57.
The upper end portion of each rod 53 abuts on the inclined surface portion 53 a of the rod 53 while being urged to rotate in a direction to release the gripping a. In this case, when air is supplied into the air cylinder 52 and the rod 53 is moved downward, the upper ends of the fingers 55, 55 are moved to the rod 53.
The grip portion 55a, 55a is opened by rotating in the grip release direction by being in contact with the slope portion 53a at the lower end of the grip portion 55a. Then, when the supply of air is stopped, the rod 53 moves upward, so that the fingers 55, 55 rotate in the gripping direction because their upper ends are in contact with the sloped portions 53a of the lower end of the rod 53. And its grip 55
The small piece 29 can be held by a and 55a.

【0021】次に、上記構成の作用を図11も参照して
説明する。まず、円筒状部材12の両端部を前部ワーク
チャック13と後部ワークチャック14とにチャックし
て、両チャック13、14間に固定する。また、小片供
給装置30のスライドテーブル32上に、多数の小片2
9を収容したパレット33を載置固定しておく。この状
態で、シリンダ40を適宜駆動してスライドテーブル3
2を所定の位置まで移動させ、把持装置44の直下にパ
レット33に収容された最初の小片29が配置されるよ
うに位置決めする。続いて、把持装置44の電磁弁55
を開放させてエアをエアシリンダ52内へ供給してロッ
ド53を下方へ移動させ、フィンガ55、55の把持部
55a、55aを開放させる。そして、シリンダ47を
駆動して把持装置44を図7中下方向へ移動させて、フ
ィンガ55、55の把持部55a、55aが小片29を
把持可能な位置まで下降移動させる。
Next, the operation of the above structure will be described with reference to FIG. First, both ends of the cylindrical member 12 are chucked to the front work chuck 13 and the rear work chuck 14, and fixed between the chucks 13 and 14. In addition, a large number of small pieces 2 are placed on the slide table 32 of the small piece supply device 30.
The pallet 33 containing 9 is placed and fixed. In this state, the cylinder 40 is appropriately driven to drive the slide table 3
2 is moved to a predetermined position and positioned so that the first small piece 29 accommodated in the pallet 33 is arranged immediately below the gripping device 44. Then, the solenoid valve 55 of the gripping device 44.
Is opened to supply air into the air cylinder 52 to move the rod 53 downward to open the grip portions 55a, 55a of the fingers 55, 55. Then, the cylinder 47 is driven to move the gripping device 44 downward in FIG. 7, and the gripping portions 55a, 55a of the fingers 55, 55 are moved down to a position where the small piece 29 can be gripped.

【0022】この状態で、電磁弁55を閉塞させてエア
の供給を停止すると、フィンガ55、55の把持部55
a、55aが小片29を把持する。この後、シリンダ4
7を駆動して把持装置44を図7中上方向へ移動させる
と共に、シリンダ50を駆動して把持装置44を図8に
示す位置まで回動させる。そして、シリンダ47を駆動
して把持装置44を図8中斜め下方向へ移動させて、該
図8に示すように、円筒状部材12の外周面に小片29
を当接させる。
In this state, when the electromagnetic valve 55 is closed and the air supply is stopped, the grips 55 of the fingers 55, 55 are held.
a and 55a grip the small piece 29. After this, cylinder 4
7 is driven to move the gripping device 44 upward in FIG. 7, and the cylinder 50 is driven to rotate the gripping device 44 to the position shown in FIG. Then, the cylinder 47 is driven to move the gripping device 44 obliquely downward in FIG. 8, and as shown in FIG. 8, a small piece 29 is attached to the outer peripheral surface of the cylindrical member 12.
Abut.

【0023】さて、この当接状態で、円筒所部材12の
外周面と小片29との当接境界線である溶接線の位置を
正確に検出する処理を行う。具体的には、加工ヘッド1
5に一体に設けられた反射形光センサ20により、両部
材12、29の溶接線に直交する方向、今の場合、Y軸
方向に沿って直線的に走査して、両部材12、29の表
面形状を検出する。この走査により、反射形光センサ2
0の受光素子24から出力される受光信号の電圧レベル
は、図11のグラフに示すように変化する。このグラフ
において、Y軸方向の原点(左端位置)は円筒所部材1
2の外周面の最上部位Aであり、電圧レベルが急激に下
がる点P(右端位置)は円筒所部材12の外周面の最右
部位Bである。
Now, in this abutting state, a process for accurately detecting the position of the welding line which is the abutting boundary line between the outer peripheral surface of the cylindrical member 12 and the small piece 29 is carried out. Specifically, the processing head 1
By the reflection type optical sensor 20 integrally provided in 5, the members 12 and 29 are scanned linearly along a direction orthogonal to the welding line of the members 12 and 29, in this case, the Y-axis direction. Detect the surface shape. By this scanning, the reflection type optical sensor 2
The voltage level of the light receiving signal output from the light receiving element 24 of 0 changes as shown in the graph of FIG. In this graph, the origin (left end position) in the Y-axis direction is the cylindrical member 1
2 is the uppermost portion A of the outer peripheral surface, and the point P (right end position) where the voltage level sharply drops is the rightmost portion B of the outer peripheral surface of the cylindrical member 12.

【0024】ここで、円筒状部材12の外周面に直線状
の小片29を当接させて溶接する場合、溶接線の位置
は、両部材12、28の表面形状のうちの最も凹状の部
位となるから、図11のグラフにおいて、受光信号の電
圧レベルが最も低い点Qが溶接線の位置Cに一致するの
である。従って、受光信号の電圧レベルが最も低い点Q
の位置を検出することにより、溶接線の位置Cを正確に
検出できる。本実施例の場合、図1に示すように、反射
形光センサ20の位置と、加工ヘッド15の位置とが距
離Lだけずれているから、図2に示す制御装置27によ
り、受光信号の電圧レベルが最も低い点Qの位置を、上
記距離Lの分だけ補正する演算を行なうことで溶接線の
位置Cを正確に判断する。そして、制御装置27によ
り、Y軸サーボモータ26を駆動して上記判断した位置
Cに加工ヘッド15を移動させて位置させる。
Here, when the linear small piece 29 is brought into contact with the outer peripheral surface of the cylindrical member 12 for welding, the position of the welding line is the most concave portion of the surface shape of both members 12, 28. Therefore, in the graph of FIG. 11, the point Q at which the voltage level of the received light signal is the lowest coincides with the position C of the welding line. Therefore, the point Q where the voltage level of the received light signal is the lowest
The position C of the welding line can be accurately detected by detecting the position of. In the case of this embodiment, as shown in FIG. 1, the position of the reflection type optical sensor 20 and the position of the processing head 15 are deviated by the distance L. Therefore, the control device 27 shown in FIG. The position C of the welding line is accurately determined by performing a calculation for correcting the position of the point Q having the lowest level by the distance L. Then, the control device 27 drives the Y-axis servo motor 26 to move the machining head 15 to the position C determined above and position it.

【0025】これにより、加工ヘッド15から出力する
レーザビームを溶接線に正確に照射することができる。
この場合、上記溶接線はX軸方向に沿っているので、レ
ーザビームを照射しながら、加工ヘッド15をX軸方向
に移動させれば、レーザビームが溶接線をなぞるように
照射されるようになり、円筒状部材12の外周面に小片
29をレーザ溶接することができる。以下、必要な数の
小片29を円筒状部材12の外周面上の決められた位置
に溶接する工程を繰り返し行なうことにより、図10に
示すように、円筒状部材12の外周面に多数の小片29
を溶接することができる。この場合、各小片29は、小
片供給装置30により自動的に供給されるようになって
いる。尚、溶接線の位置Cを検出するに際して、溶接線
の両端部を反射形光センサ20で走査する(要するに2
回走査する)ように構成することが好ましく、このよう
に走査すれば、小片29を円筒状部材12の外周面上に
垂直に立設させる際に極めて正確に立設させることが可
能である。
As a result, the laser beam output from the processing head 15 can be accurately applied to the welding line.
In this case, since the welding line is along the X-axis direction, if the processing head 15 is moved in the X-axis direction while irradiating the laser beam, the laser beam is irradiated so as to trace the welding line. Therefore, the small piece 29 can be laser-welded to the outer peripheral surface of the cylindrical member 12. Hereinafter, as shown in FIG. 10, a large number of small pieces 29 are formed on the outer peripheral surface of the cylindrical member 12 by repeating the process of welding the required number of small pieces 29 to the predetermined position on the outer peripheral surface of the cylindrical member 12. 29
Can be welded. In this case, each small piece 29 is automatically supplied by the small piece supply device 30. When detecting the position C of the welding line, both ends of the welding line are scanned by the reflective optical sensor 20 (in short, 2
It is preferable that the small piece 29 is vertically erected on the outer peripheral surface of the cylindrical member 12 by performing such scanning.

【0026】そして、上記実施例の場合、反射形光セン
サ20を加工ヘッド15に一体的に設けるだけの簡単な
構成であると共に、反射形光センサ20により得られた
受光信号の電圧レベルを比較するというデータ処理を行
なうだけであり、データ処理も非常に簡単であるから、
テレビカメラを設けると共にテレビカメラにより得た画
像データを処理する従来構成に比べて、製造コストを大
幅に安くし得る。
In the case of the above embodiment, the reflection type optical sensor 20 is simply provided on the processing head 15 and the voltage levels of the light receiving signals obtained by the reflection type optical sensor 20 are compared. Since it is only necessary to perform data processing that is done, data processing is also very easy,
The manufacturing cost can be significantly reduced as compared with the conventional configuration in which a television camera is provided and image data obtained by the television camera is processed.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、加工ヘッドに一体に移動するように設けた反射形光
センサにより、円筒状部材と小部材との当接境界線であ
る溶接線に直交する方向に沿って直線的に走査して、両
部材の表面形状を検出した後、この検出した表面形状デ
ータに基づいて上記溶接線の位置を判断し、この判断し
た溶接線の位置へ前記加工ヘッドからレーザビームを誘
導して照射するように構成したので、溶接線の位置を検
出する構成を簡単化し得て、製造コストを安くすること
ができるという優れた効果を奏する。
As is apparent from the above description, the present invention provides a welding line which is a contact boundary line between a cylindrical member and a small member by a reflection type optical sensor provided so as to move integrally with a machining head. After linearly scanning along the direction orthogonal to, the surface shapes of both members are detected, the position of the welding line is determined based on the detected surface shape data, and the position of the determined welding line is determined. Since the laser beam is guided and irradiated from the processing head, the structure for detecting the position of the welding line can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.

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

【図1】本発明の一実施例を示す加工ヘッド周辺の縦断
正面図
FIG. 1 is a vertical sectional front view around a processing head showing an embodiment of the present invention.

【図2】反射形光センサ周辺の側面図[Fig. 2] Side view of the area around the reflective optical sensor

【図3】レーザ溶接装置全体の側面図FIG. 3 is a side view of the entire laser welding device.

【図4】レーザ溶接装置全体の正面図FIG. 4 is a front view of the entire laser welding apparatus.

【図5】小片供給装置の正面図FIG. 5 is a front view of the small piece supply device.

【図6】スライドテーブル周辺の正面図FIG. 6 is a front view around the slide table.

【図7】小片供給装置の縦断側面図FIG. 7 is a vertical sectional side view of the small piece supply device.

【図8】把持装置を回動させた状態を示す図7相当図FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 7, showing a state in which the grip device is rotated.

【図9】把持装置の縦断面図FIG. 9 is a vertical sectional view of a gripping device.

【図10】円筒状部材に多数の小片を溶接したものの斜
視図
FIG. 10 is a perspective view of a large number of small pieces welded to a cylindrical member.

【図11】反射形光センサにより溶接線を走査したとき
の受光信号の電圧レベルの変化を示すグラフ
FIG. 11 is a graph showing changes in the voltage level of the received light signal when the welding line is scanned by the reflection type optical sensor.

【図12】従来構成を示す部品把持装置周辺の側面図FIG. 12 is a side view of the vicinity of the component holding device showing the conventional configuration.

【図13】部品把持装置周辺の縦断正面図FIG. 13 is a vertical sectional front view of the periphery of the component holding device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11は基台、12は円筒状部材、15は加工ヘッド、1
7はヘッド本体、18はレーザ出力部、19は集光レン
ズ、20は反射形光センサ、25はコントローラ、26
はY軸サーボモータ、27は制御装置(位置判断手段、
制御手段)、28はZ軸サーボモータ、29は小片(小
部品)、30は小片供給装置、32はスライドテーブ
ル、33はパレット、44は把持装置、55はフィンガ
を示す。
11 is a base, 12 is a cylindrical member, 15 is a processing head, 1
7 is a head main body, 18 is a laser output section, 19 is a condenser lens, 20 is a reflection type optical sensor, 25 is a controller, 26
Is a Y-axis servomotor, 27 is a control device (position determination means,
Control means), 28 is a Z-axis servomotor, 29 is a small piece (small part), 30 is a small piece supply device, 32 is a slide table, 33 is a pallet, 44 is a gripping device, and 55 is a finger.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 円筒状部材の外周面に直線状の小部材を
当接させた状態で、両部材の当接境界線である溶接線へ
加工ヘッドからレーザビームを照射して両部材を溶接す
る方法において、 前記加工ヘッドに一体に移動するように設けられた反射
形光センサにより、前記両部材の溶接線に直交する方向
に沿って直線的に走査して、前記両部材の表面形状を検
出した後、 この検出した表面形状データに基づいて前記溶接線の位
置を判断し、 この判断した前記溶接線の位置へ前記加工ヘッドからレ
ーザビームを誘導して照射するようにしたことを特徴と
するレーザ溶接方法。
1. A welding method for welding both members by irradiating a welding line, which is a contact boundary line between the two members, with a laser beam from a processing head in a state where a small linear member is in contact with the outer peripheral surface of the cylindrical member. In the method, by a reflection type optical sensor provided so as to move integrally with the processing head, linearly scans along the direction orthogonal to the welding line of the both members to determine the surface shape of the both members. After the detection, the position of the welding line is determined based on the detected surface shape data, and a laser beam is guided from the machining head to the position of the determined welding line to irradiate the laser beam. Laser welding method.
【請求項2】 円筒状部材の外周面に直線状の小部材を
当接させた状態で、両部材の当接境界線である溶接線へ
加工ヘッドからレーザビームを照射して両部材を溶接す
る装置において、 前記加工ヘッドに一体に移動するように設けられ、前記
両部材の表面へ光を照射すると共に該表面で反射した光
を検出する反射形光センサと、 この反射形光センサにより前記両部材の溶接線に直交す
る方向に沿って直線的に走査して前記両部材の表面形状
を検出すると共に、検出した表面形状データに基づいて
前記溶接線の位置を判断する位置判断手段と、 この位置判断手段により判断した前記溶接線の位置へ前
記加工ヘッドからレーザビームを照射するように制御す
る制御手段とを備えたことを特徴とするレーザ溶接装
置。
2. A welding method for irradiating a welding line, which is a contact boundary line between both members, with a laser beam from a processing head in a state where a linear small member is in contact with the outer peripheral surface of the cylindrical member. In the device described above, a reflection type optical sensor, which is provided so as to move integrally with the processing head, irradiates the surfaces of the both members with light and detects the light reflected by the surfaces, and the reflection type optical sensor Position determination means for linearly scanning along the direction orthogonal to the welding line of both members to detect the surface shapes of the both members, and for determining the position of the welding line based on the detected surface shape data, A laser welding apparatus, comprising: a control unit that controls the processing head to irradiate a laser beam to the position of the welding line determined by the position determination unit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8770890B2 (en) 2009-03-05 2014-07-08 Stormtrap Llc Module and assembly for managing the flow of water
US11186979B2 (en) 2018-12-14 2021-11-30 Stormtrap Llc Module and assembly for underground management of fluids for shallow-depth applications

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