JP2623993B2 - レーザ加工ヘッド - Google Patents
レーザ加工ヘッドInfo
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- JP2623993B2 JP2623993B2 JP3034333A JP3433391A JP2623993B2 JP 2623993 B2 JP2623993 B2 JP 2623993B2 JP 3034333 A JP3034333 A JP 3034333A JP 3433391 A JP3433391 A JP 3433391A JP 2623993 B2 JP2623993 B2 JP 2623993B2
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- Japan
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- gap
- processing
- laser
- gas
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- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はレーザ加工ヘッドに係
り、特に亜鉛メッキなど表面処理された鋼板を安定に溶
接するためのレーザ溶接用加工ヘッドに関するものであ
る。
り、特に亜鉛メッキなど表面処理された鋼板を安定に溶
接するためのレーザ溶接用加工ヘッドに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、レーザビームを集光、高密度化
し、金属あるいは非金属加工に応用することが盛んに行
なわれており、特に低歪溶接、高速溶接を特徴とする接
合手段として、レーザ溶接の適用が高まりつつある。一
方、製品に要求される品質も高まり、それに伴って溶接
される材料の変化も著しい。例えば、自動車産業では耐
腐食性の向上を図るため、亜鉛メッキなどの表面処理鋼
板が積極的に使用されつつある。しかし、溶接加工から
見た場合、溶接時に表面処理材が燃焼し、ブローホール
などの溶接欠陥を発生することがよく知られている。こ
の溶接欠陥の解決手段として、一般的なアーク溶接の分
野では、消耗電極であるワイヤの組成を変えるなどの工
夫が払われているが、いまだ完全な決め手にはなり得て
いない。又、レーザ溶接の場合は特に重ね継ぎ手につい
て溶接欠陥の解消が課題であるが、この課題を解決する
のに従来においては次の様な工夫が払われている。即
ち、図７はレーザによる従来の重ね溶接を示す断面図
で、一対の板材１，２に所定の間隙ｇを確保して加工ヘ
ッド３により溶接する状態を示す図である。この様にし
て溶接することにより、燃焼した亜鉛層のガスは、間隙
ｇに侵入しさらに周辺へと拡散されるため、融合した金
属中には残留せず溶接欠陥を発生させないことになる。
し、金属あるいは非金属加工に応用することが盛んに行
なわれており、特に低歪溶接、高速溶接を特徴とする接
合手段として、レーザ溶接の適用が高まりつつある。一
方、製品に要求される品質も高まり、それに伴って溶接
される材料の変化も著しい。例えば、自動車産業では耐
腐食性の向上を図るため、亜鉛メッキなどの表面処理鋼
板が積極的に使用されつつある。しかし、溶接加工から
見た場合、溶接時に表面処理材が燃焼し、ブローホール
などの溶接欠陥を発生することがよく知られている。こ
の溶接欠陥の解決手段として、一般的なアーク溶接の分
野では、消耗電極であるワイヤの組成を変えるなどの工
夫が払われているが、いまだ完全な決め手にはなり得て
いない。又、レーザ溶接の場合は特に重ね継ぎ手につい
て溶接欠陥の解消が課題であるが、この課題を解決する
のに従来においては次の様な工夫が払われている。即
ち、図７はレーザによる従来の重ね溶接を示す断面図
で、一対の板材１，２に所定の間隙ｇを確保して加工ヘ
ッド３により溶接する状態を示す図である。この様にし
て溶接することにより、燃焼した亜鉛層のガスは、間隙
ｇに侵入しさらに周辺へと拡散されるため、融合した金
属中には残留せず溶接欠陥を発生させないことになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、レーザでの溶接
は上記のようになされているが、溶接される物の大き
さ、形状などにより必ずしも間隙ｇを均一に確保するこ
とは容易ではなく、実用性に欠ける問題点があった。
は上記のようになされているが、溶接される物の大き
さ、形状などにより必ずしも間隙ｇを均一に確保するこ
とは容易ではなく、実用性に欠ける問題点があった。
【０００４】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、安定な表面処理鋼板などのレーザ加工
を可能にするレーザ加工ヘッドの提供を目的とする。
なされたもので、安定な表面処理鋼板などのレーザ加工
を可能にするレーザ加工ヘッドの提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係るレーザ加工ヘッドは、レーザ光を案内する第１のノ
ズルと、上記第１のノズルの外周に所望間隙を介在して
配設される第２のノズルと、上記第１のノズルの内部と
上記間隙間を連通する小孔と、上記加工ガスを上記小孔
を通して上記間隙へ流入する分と上記第１のノズルの先
端へ流入する分とに分離する加工ガス分離手段と、上記
間隙に通気性素材フィルターを備えたものである。
係るレーザ加工ヘッドは、レーザ光を案内する第１のノ
ズルと、上記第１のノズルの外周に所望間隙を介在して
配設される第２のノズルと、上記第１のノズルの内部と
上記間隙間を連通する小孔と、上記加工ガスを上記小孔
を通して上記間隙へ流入する分と上記第１のノズルの先
端へ流入する分とに分離する加工ガス分離手段と、上記
間隙に通気性素材フィルターを備えたものである。
【０００６】また、第２の発明に係るレーザ加工ヘッド
は、加工ガス分離手段と小孔との間に通気性素材のフィ
ルター手段を介在させたものである。
は、加工ガス分離手段と小孔との間に通気性素材のフィ
ルター手段を介在させたものである。
【０００７】
【０００８】更にまた、第３の発明に係わるレーザ加工
ヘッドは、レーザ光を案内する第１のノズルと、上記第
１のノズルの外周に所望間隙を介在して配設される第２
のノズルと、上記間隙に上記加工ガスを供給する加工ガ
ス供給手段と、上記第１のノズルの先端部に位置し、着
脱自在に装着される通気性素材のフィルター手段を備え
たものである。
ヘッドは、レーザ光を案内する第１のノズルと、上記第
１のノズルの外周に所望間隙を介在して配設される第２
のノズルと、上記間隙に上記加工ガスを供給する加工ガ
ス供給手段と、上記第１のノズルの先端部に位置し、着
脱自在に装着される通気性素材のフィルター手段を備え
たものである。
【０００９】
【作用】この発明における加工ヘッドは、集光されたレ
ーザ光を案内するノズルの周囲に、均一な流速を有する
シールドガスを供給し、例えば燃焼した亜鉛層のガスと
溶融金属との反応を緩和する。
ーザ光を案内するノズルの周囲に、均一な流速を有する
シールドガスを供給し、例えば燃焼した亜鉛層のガスと
溶融金属との反応を緩和する。
【００１０】また、シールドガスの流通路に配設された
通気性素材のフィルター手段が、供給されたシールドガ
スの流れを均一な状態に制御する。
通気性素材のフィルター手段が、供給されたシールドガ
スの流れを均一な状態に制御する。
【００１１】
【実施例】実施例１． 図１はこの発明の第１の実施例を示すレーザ溶接用加工
ヘッドの構成を示す断面図である。図において、３は集
光光学部品１０（図では放物面鏡で表示した）を保持す
るヘッド本体、１１はヘッド本体３に係合すると共に、
集光されたレーザビーム１２を案内する第１のノズル、
１３は第１のノズル１１の斜面１４に放射状に加工され
た複数の小孔、１５は第１のノズル１１の斜面内部で小
孔１３より若干下部で、段部１６に接合された所定長さ
を有する筒状体、１７は第１のノズル１１の外周にねじ
１８にて固定され、第１のノズル１１の外周とで円錐状
の所望間隙を形成する第２のノズル、３０は第１のノズ
ル１１の斜面１４および筒状体１５の外周で形成される
間隙に介在する通気性素材のフィルターである。
ヘッドの構成を示す断面図である。図において、３は集
光光学部品１０（図では放物面鏡で表示した）を保持す
るヘッド本体、１１はヘッド本体３に係合すると共に、
集光されたレーザビーム１２を案内する第１のノズル、
１３は第１のノズル１１の斜面１４に放射状に加工され
た複数の小孔、１５は第１のノズル１１の斜面内部で小
孔１３より若干下部で、段部１６に接合された所定長さ
を有する筒状体、１７は第１のノズル１１の外周にねじ
１８にて固定され、第１のノズル１１の外周とで円錐状
の所望間隙を形成する第２のノズル、３０は第１のノズ
ル１１の斜面１４および筒状体１５の外周で形成される
間隙に介在する通気性素材のフィルターである。
【００１２】以上のように構成されたレーザ溶接用加工
ヘッドにおいて、溶接時には第１のノズル１１の先端に
生ずるプラズマ蒸気を排除するため、ヘッド本体３にア
ルゴンガスあるいはヘリウムガスを加工ガスとして供給
することが衆知である。ヘッド本体３に供給された加工
ガスは、筒状体１５により分離され大部分が第１のノズ
ル１１に案内されて溶接金属に噴射される。残りの加工
ガスは、フィルター３０にて乱れのない流れとなって複
数の小孔１３を介して第２のノズル１７へ供給され、第
１のノズル１４の外周から層流状態で放出される。
ヘッドにおいて、溶接時には第１のノズル１１の先端に
生ずるプラズマ蒸気を排除するため、ヘッド本体３にア
ルゴンガスあるいはヘリウムガスを加工ガスとして供給
することが衆知である。ヘッド本体３に供給された加工
ガスは、筒状体１５により分離され大部分が第１のノズ
ル１１に案内されて溶接金属に噴射される。残りの加工
ガスは、フィルター３０にて乱れのない流れとなって複
数の小孔１３を介して第２のノズル１７へ供給され、第
１のノズル１４の外周から層流状態で放出される。
【００１３】実施例２． 図２はこの発明の第２の実施例を示すレーザ溶接用加工
ヘッドの構成を示す断面図である。図において２０〜２
２は第２のノズル１７の内部斜面に形成される段部、２
３〜２５は段部２０〜２２の夫々に装着され、内外径が
各々異なるリング状の金網である。なお、その他の構成
については前記第１の実施例と同様であり、同一符号を
付して説明を省略する。
ヘッドの構成を示す断面図である。図において２０〜２
２は第２のノズル１７の内部斜面に形成される段部、２
３〜２５は段部２０〜２２の夫々に装着され、内外径が
各々異なるリング状の金網である。なお、その他の構成
については前記第１の実施例と同様であり、同一符号を
付して説明を省略する。
【００１４】以上のように構成されたレーザ溶接用加工
ヘッドにおいて、筒状体１５により分離された加工ガス
がリング状の金網２３〜２５にて整流され、前記第１の
実施例と同様に加工物の加工部に作用する。
ヘッドにおいて、筒状体１５により分離された加工ガス
がリング状の金網２３〜２５にて整流され、前記第１の
実施例と同様に加工物の加工部に作用する。
【００１５】実施例３． 図３はこの発明の第３の実施例を示すレーザ溶接用加工
ヘッドの構成を示す断面図である。図において、４０は
第１のノズル１１の先端に形成されたねじ部４１により
固定されるチップ部材で、図４にその斜視図を示すよう
に、放射状に形成された支持片４２を有している。４３
は図５にその斜視図を示す網状構成体で、耐熱性の素材
で構成されると共に、チップ部材４０と第２のノズル１
７の間に支持されている。また、４４は第１のノズル１
１と第２のノズル１７により形成される間隙に介在され
るフィルター手段、４５はシールドガスを上記間隙に供
給する管である。なお、上記フィルター手段４４は、図
６にその斜視図を示すように略円錐状に構成されてお
り、金属を発泡化して気体を通す性質を有した板状の素
材を扇状に切断し、曲面体に形成することにより製作さ
れている。この図６においては、複数の素材を組み合わ
せたものを示しているが、一体成形してもよいことは言
うまでもない。
ヘッドの構成を示す断面図である。図において、４０は
第１のノズル１１の先端に形成されたねじ部４１により
固定されるチップ部材で、図４にその斜視図を示すよう
に、放射状に形成された支持片４２を有している。４３
は図５にその斜視図を示す網状構成体で、耐熱性の素材
で構成されると共に、チップ部材４０と第２のノズル１
７の間に支持されている。また、４４は第１のノズル１
１と第２のノズル１７により形成される間隙に介在され
るフィルター手段、４５はシールドガスを上記間隙に供
給する管である。なお、上記フィルター手段４４は、図
６にその斜視図を示すように略円錐状に構成されてお
り、金属を発泡化して気体を通す性質を有した板状の素
材を扇状に切断し、曲面体に形成することにより製作さ
れている。この図６においては、複数の素材を組み合わ
せたものを示しているが、一体成形してもよいことは言
うまでもない。
【００１６】以上、この発明の各実施例について図示説
明したが、この発明はこれに限定されるものでなく、趣
旨を逸脱しない範囲で諸種の設計的変更が可能であり、
又、この発明による加工ヘッドはレーザ溶接ロボットを
含む自動溶接装置すべてに利用できることは言うまでも
ない。
明したが、この発明はこれに限定されるものでなく、趣
旨を逸脱しない範囲で諸種の設計的変更が可能であり、
又、この発明による加工ヘッドはレーザ溶接ロボットを
含む自動溶接装置すべてに利用できることは言うまでも
ない。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によるレ
ーザ加工ヘッドによれば、分流手段とフィルターを用い
て加工ガスの一部を乱れのないシールドガスとして分流
し溶接部周囲を覆う結果、例えば亜鉛メッキ鋼板を溶接
する際発生する亜鉛ガスが巻き込む空気と、溶接金属と
の反応現象が緩和され、欠陥のない溶接部が得られ、加
工ガスの一部をシールドガスとして流用するのに、シー
ルドガス用の供給口をあらためて設ける必要はなく、加
工ヘッドの構造が簡略化される利点を持つ。
ーザ加工ヘッドによれば、分流手段とフィルターを用い
て加工ガスの一部を乱れのないシールドガスとして分流
し溶接部周囲を覆う結果、例えば亜鉛メッキ鋼板を溶接
する際発生する亜鉛ガスが巻き込む空気と、溶接金属と
の反応現象が緩和され、欠陥のない溶接部が得られ、加
工ガスの一部をシールドガスとして流用するのに、シー
ルドガス用の供給口をあらためて設ける必要はなく、加
工ヘッドの構造が簡略化される利点を持つ。
【００１８】また、この発明の別の発明によれば、空気
との遮断が主目的であるシールドガスの通路に通気性素
材のフィルター手段を設けたので、加工ガスの乱れを抑
制し、均一な流速による層流状態のガスシールド性能が
得られる。
との遮断が主目的であるシールドガスの通路に通気性素
材のフィルター手段を設けたので、加工ガスの乱れを抑
制し、均一な流速による層流状態のガスシールド性能が
得られる。
【００１９】また、溶接時にはいわゆる溶融金属がスパ
ッタとして飛散することがある、がそのスパッタがフィ
ルター手段に付着して目づまりを生じ、そのためシール
ドガスの流量が不均一になり初期の効果が得られなくな
る。このため、適時、フィルター手段を交換する必要が
生じるが、この発明の別の発明によればこのフィルター
手段の交換が極めて容易となる利点がある。
ッタとして飛散することがある、がそのスパッタがフィ
ルター手段に付着して目づまりを生じ、そのためシール
ドガスの流量が不均一になり初期の効果が得られなくな
る。このため、適時、フィルター手段を交換する必要が
生じるが、この発明の別の発明によればこのフィルター
手段の交換が極めて容易となる利点がある。
【図１】第１の発明の一実施例によるレーザ溶接用加工
ヘッドの構成を示す断面図である。
ヘッドの構成を示す断面図である。
【図２】第２の発明の一実施例によるレーザ溶接用加工
ヘッドの構成を示す断面図である。
ヘッドの構成を示す断面図である。
【図３】第３の発明の一実施例によるレーザ溶接用加工
ヘッドの構成を示す断面図である。
ヘッドの構成を示す断面図である。
【図４】第３の発明に使用されるチップ部材を示す斜視
図である。
図である。
【図５】第３の発明に使用されるフィルター手段を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図６】第３の発明に使用されるフィルター手段の他の
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【図７】レーザによる従来の重ね溶接状態を示す図であ
る。
る。
３は加工ヘッド本体、１０は集光光学部品、１１は第１
のノズル、１２はレーザビーム、１３は小孔、１５は筒
状体、１７は第２のノズル、２０は段部、２１は段部、
２２は段部、２３は金網、２４は金網、２５は金網、３
０はフィルター、４０はチップ部材、４３はフィルタ
ー、４４はフィルターである。
のノズル、１２はレーザビーム、１３は小孔、１５は筒
状体、１７は第２のノズル、２０は段部、２１は段部、
２２は段部、２３は金網、２４は金網、２５は金網、３
０はフィルター、４０はチップ部材、４３はフィルタ
ー、４４はフィルターである。
Claims (3)
- 【請求項１】 集光手段で集光したレーザ光を加工物へ
照射すると共に、上記加工物の加工部へ加工ガスを供給
して上記加工物を加工するレーザ加工ヘッドにおいて、
上記レーザ光を案内する第１のノズルと、上記第１のノ
ズルの外周に所望間隙を介在して配設される第２のノズ
ルと、上記第１のノズルの内部と上記間隙間を連通する
小孔と、上記第１のノズル内に設けられ上記加工ガスを
上記小孔を通して上記間隙へ流入する分と上記第１のノ
ズルの先端へ流入する分とに分離する加工ガス分離手段
と、上記間隙に介在される通気性素材のフィルター手段
を具備するレーザ加工ヘッド。 - 【請求項２】 集光手段で集光したレーザ光を加工物へ
照射すると共に、上記加工物の加工部へ加工ガスを供給
して上記加工物を加工するレーザ加工ヘッドにおいて、
上記レーザ光を案内する第１のノズルと、上記第１のノ
ズルの外周に所望間隙を介在して配設される第２のノズ
ルと、上記第１のノズルの内部と上記間隙間を連通する
小孔と、上記第１のノズル内に設けられ上記加工ガスを
上記小孔を通して上記間隙へ流入する分と上記第１のノ
ズルの先端へ流入する分とに分離する加工ガス分離手段
と、上記加工ガス分離手段と上記小孔との間に介在され
る通気性素材のフィルター手段を具備するレーザ加工ヘ
ッド。 - 【請求項３】 集光手段で集光したレーザ光を加工物へ
照射すると共に、上記加工物の加工部へ加工ガスを供給
して上記加工物を加工するレーザ加工ヘッドにおいて、
上記レーザ光を案内する第１のノズルと、上記第１ノズ
ルの外周に所望間隙を介在して配設される第２のノズル
と、上記間隙に上記加工ガスを供給する加工ガス供給手
段と、上記第１のノズルの先端部に位置し、着脱自在に
装備される通気性素材のフィルター手段を具備するレー
ザ加工ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3034333A JP2623993B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | レーザ加工ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3034333A JP2623993B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | レーザ加工ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04313485A JPH04313485A (ja) | 1992-11-05 |
| JP2623993B2 true JP2623993B2 (ja) | 1997-06-25 |
Family
ID=12411219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3034333A Expired - Lifetime JP2623993B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | レーザ加工ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2623993B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3385361B2 (ja) * | 2000-05-09 | 2003-03-10 | 北海道大学長 | レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 |
| FR2840833B1 (fr) * | 2002-06-14 | 2004-12-03 | Air Liquide | Utilisation de melanges gazeux helium/azote en soudage laser jusqu'a 8 kw |
| FR2840834B1 (fr) * | 2002-06-14 | 2004-12-03 | Air Liquide | Utilisation de melanges gazeux helium/azote en soudage laser jusqu'a 12 kw |
| FR2892328B1 (fr) * | 2005-10-21 | 2009-05-08 | Air Liquide | Procede de soudage par faisceau laser avec controle de la formation du capillaire de vapeurs metalliques |
| US10569360B2 (en) | 2015-10-30 | 2020-02-25 | Hypertherm, Inc. | Highly positioned laser processing nozzle |
| US10549383B2 (en) | 2015-10-30 | 2020-02-04 | Hypertherm, Inc. | Highly positioned laser processing nozzle |
| US11850681B2 (en) | 2015-10-30 | 2023-12-26 | Hypertherm, Inc. | Highly positioned laser processing nozzle |
| CN115138999B (zh) * | 2022-08-19 | 2025-08-12 | 国家高速列车青岛技术创新中心 | 一种焊接同轴气体保护装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5779918A (en) * | 1980-11-06 | 1982-05-19 | Asahi Glass Co Ltd | Liquid crystal display element |
| JPS61229491A (ja) * | 1985-04-03 | 1986-10-13 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザ溶接用加工ヘツド |
-
1991
- 1991-02-28 JP JP3034333A patent/JP2623993B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04313485A (ja) | 1992-11-05 |
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