JPH09271979A - 局所真空式レーザ溶接機 - Google Patents

局所真空式レーザ溶接機

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JPH09271979A
JPH09271979A JP8112025A JP11202596A JPH09271979A JP H09271979 A JPH09271979 A JP H09271979A JP 8112025 A JP8112025 A JP 8112025A JP 11202596 A JP11202596 A JP 11202596A JP H09271979 A JPH09271979 A JP H09271979A
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JP
Japan
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vacuum
welding
exhaust
welding machine
hollow nozzle
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JP8112025A
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English (en)
Inventor
Toru Nakajima
透 中島
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールドガスやアシストガスを用いず、しか
も局所真空式電子ビーム溶接の如き高真空度、大きな真
空領域をならない局所真空式レーザ溶接機を提供する。 【解決手段】 レーザ光3が通る中空ノズル本体2の先
端に封止材4を備え、その基端側をシールドガラス11
で封止し、このシールドガラス11と中空ノズル本体2
の先端との間に通排気管を連通させた。被溶接物5の溶
接箇所に対して封止材4を当接させた後、排気弁8を開
き排気装置10により溶接位置周囲を一定の低真空とす
る。そして、低真空環境にてレーザ溶接を行うことによ
り、大気中より一層深溶け込みの高精度溶接を行うこと
ができる。溶接箇所周囲の排気量が少なくしかも例えば
10-1Torr以下の低真空であるので、ベント(通気)と
排気のサイクルタイムが短時間で済み、酸化や金属プラ
ズマの発生を抑えた良好な深溶け込みを達成することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、局所真空式レーザ
溶接機に関し、特に、溶接幅が小さく溶接深さが大き
い、いわゆる深溶け込み溶接を必要とする高精度溶接に
用いられる溶接ノズルの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】深溶け込み溶接は、現在、例えば、自動
車本体、自動車部品、電子デバイス部品等を対象として
高精度溶接に用いられ、幅広い分野で必要とされてい
る。
【0003】ここで、深溶け込み溶接の従来例として
は、シールドガスやアシストガスを噴射しつつ行われる
レーザ溶接や真空チャンバを用いた電子ビーム溶接又は
局所真空式電子ビーム溶接などがある。
【0004】このうち、レーザ溶接はレーザ出射光学部
先端にノズルを取り付け、このノズルより熱伝動率の大
きいシールドガスやアシストガスを吹き付けて溶接金属
の酸化を抑え金属プラズマの発生を抑えると共に溶接特
性の向上(溶接深さの増大と溶接幅の減少)を図ってい
る。
【0005】さらに、真空チャンバを利用した電子ビー
ム溶接では、真空チャンバ内に被溶接物を封入して溶接
を行っており、深溶け込み溶接には好適であるが、被溶
接物が大形になるときは特に大きな真空チャンバが必要
となり、設備の高価格化と装置の複雑化を招き、同時に
大容量の真空排気とベントを繰り返すことによりサイク
ルタイムの長時間化と装置のメンテナンスの一層の複雑
化を招いている。
【0006】なお、レーザ溶接においても、気密チャン
バ内を低真空雰囲気に保持し、そのチャンバ内において
レーザ溶接を行う技術が知られている(特開昭62−1
68693号)。
【0007】さらに、真空チャンバを用いることなく電
子ビーム出射端から被溶接物までの間のみを高真空とし
た局所真空式電子ビーム溶接も提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
シールドガスやアシストガスを用いたレーザ溶接にあっ
ては、He,Ar,N2 等のガスが高価であり、またガ
スの吹き付け角度や吹き付け狙い位置あるいはガス圧な
どによってガスによる溶接効果が変り、制御しにくいと
いう問題を有する。
【0009】また、真空チャンバを用いた電子ビーム溶
接による問題を除いた局所真空式電子ビーム溶接にあっ
ては、真空チャンバ方式と異なり溶接部分のみ真空とす
るために真空部分がかなり小さくなるのであるが、電子
ビーム溶接の性質上電子銃から被溶接物までは必ず真空
にすることを要し、さらには電子ビームを被溶接物に高
速で衝突させるために真空度を高くしなければならず、
この点なお真空領域の大きさと高真空度とからサイクル
タイムの短時間化や装置の大型複雑化とそのメンテナン
スとに課題を残している。また電子ビームの場合は磁場
に影響されるという問題もある。
【0010】本発明は、上述の問題に鑑み、不活性ガス
を用いないレーザ溶接であって、不活性ガスによる酸化
防止や金属プラズマの発生軽減という効果をもたらすと
共に、電子ビーム溶接のように高真空とせずかつ真空領
域の大きさの減少を図った局所真空式レーザ溶接機の提
供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上述の目的達成のため本
発明は、次の発明特定事項を有する。
【0012】(1)中空ノズルの先端の被溶接物対向面
に封止材を備えると共に前記中空ノズルの先端より基端
側にてこの中空ノズルを塞ぐようにシールドガラスを気
密封止し、前記中空ノズルの先端とシールドガラスの封
止部分との間の前記中空ノズルの先端とシールドガラス
の封止部分との間の前記中空ノズルに通排気弁及び排気
装置を備えた通気管を連通させたことを特徴とする。
【0013】(2)上記(1)において、前記通排気弁
及び排気装置を備えた通排気管を通気系と排気系とに別
々に形成したことを特徴とする。
【0014】本発明によれば、被溶接物の溶接部分のみ
を覆うように真空領域を形成することができると共にレ
ーザ光による溶接のため高真空にする必要はなく、例え
ば約10-1Torr以下での低真空でも大気中での溶接に比
べて溶接深さが2.3〜3.6倍に改善されることを鑑
みると低真空にて足り、しかも酸化を抑え金属プラズマ
の発生を抑えることができる。またエネルギー源がレー
ザであるため光ファイバで自由な位置にエネルギーを伝
達できるとともに、磁場に影響されない溶接が可能とな
る。さらに、大きな真空チャンバを必要としないため、
真空排気およびベントによるサイクルタイムの悪化も無
く、装置の小形化、簡略化ができる。
【0015】
【発明の実施の形態】ここで図1、図2を参照して本発
明の実施例を説明する。図1は局所真空式レーザ溶接機
のレーザ出射端部の構造を示している。図において1は
レーザの出射光学部であり、この出射光学部1の先端に
はレーザ光の軌道3に合せた円錐形状の中空ノズル本体
2が取り付けられている。
【0016】この中空ノズル本体2の被溶接物5に対向
する先端面には、Oリングなどの封止材4が気密に取り
付けられている。さらに、この中空ノズル本体2の先端
に対して基端側(図では作図上出射光学部1に近い基端
側)にはシールドガラス11が中空ノズル本体を2を気
密に塞ぐように取り付けられている。
【0017】したがって、中空ノズル本体2を被溶接物
5に当接させた状態では、封止材4とシールドガラス1
1とにより挟まれる中空ノズル本体2内部が周囲の環境
から隔離された状態となっている。
【0018】中空ノズル本体2の封止材4が取り付けら
れた先端とシールドガラス11の封止部分との間には、
通排気管が連通されている。すなわち、この間に排気孔
6と通気孔7とが形成され、排気孔6には排気弁(電磁
弁)8及び排気ポンプやコンバムなどの排気装置10を
備えた排気管が連通されるとともに、通気孔7には通気
弁(電磁弁)9を備えた通気管が連通されている。
【0019】かかる構造にあって被溶接物5の溶接位置
に中空ノズル本体2の先端でのレーザ光の焦点合せをす
る。そして、この溶接位置での被溶接物5の溶接箇所に
対して封止材4を当接させた後、排気弁8を開き排気装
置10により溶接位置周囲を一定の低真空とする。
【0020】この溶接箇所周囲の真空程度が例えば10
-1Torr以下の低真空となった状態で、出射光学部1より
レーザ光を出射し、溶接箇所の溶接を実施する。溶接後
は通気弁9を開き溶接箇所周囲に大気を導入する。
【0021】こうして、低真空環境にてレーザ溶接を行
うことにより、大気中より一層深溶け込みの高精度溶接
を行うことができる。この場合、溶接箇所周囲の排気量
が少なくしかも例えば10-1Torr以下の低真空であるの
で、ベント(通気)と排気のサイクルタイムが短時間で
済み、酸化や金属プラズマの発生を抑えた良好な深溶け
込みを達成することができる。
【0022】図2は、本発明の実施の形態の全体構成を
示しており、図1の主要部分が納まる局所真空式レーザ
溶接ノズル20を先端に有する出射光学部1には、光フ
ァイバ21を介してレーザ溶接機本体22が接続され
る。この場合、光ファイバ21はフレキシブルであるた
め、ロボット23のハンド部(図示省略)に出射光学部
1と局所真空式レーザ溶接ノズル20とを取り付けて自
由に位置決めすることができる。
【0023】他方、被溶接物5はライン24上を移動す
るパレット25上に截置される。この結果、ライン24
上を流れるパレット25上の被溶接物5が溶接位置に至
ると、その位置にてハンド部が近づき局所真空式レーザ
溶接ノズル20が溶接箇所に当接し、排気、溶接、通気
を短時間にて行い、溶接を完了する。
【0024】かくして決められた溶接位置にて又は溶接
箇所のセンシングによるフレキシブルな位置にて、短時
間に高精度な溶接を行うことができる。
【0025】上述したように、特開昭62−16869
3号公報には、気密チャンバ内を低真空雰囲気に保持し
てレーザ溶接を行う技術が記載されているが、上記実施
例の装置においては、チャンバを設けることなく、ノズ
ル先端に局所真空領域を瞬時に形成してレーザ溶接を行
うものであり、チャンバを利用した上記公報記載の技術
に比べて、真空排気、ベント時間が格段に短く、しかも
チャンバのように固定した容器内で溶接を行うのではな
く、溶接ノズルとして、例えばロボットのハンド先端に
取り付けて(図2参照)自由な取り回しで溶接を行うこ
とができる。
【0026】図1の説明では通気系と排気系とをそれぞ
れ別々に形成されているのであるが、通気、排気管を単
一とし途中から分岐させて通気弁、排気弁を別々に備え
るようにしてもよい。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来のような高価なシールドガス等を用いることもなく、
真空を保つため、酸化や金属プラズマの発生を軽減でき
て従来のレーザ溶接より深溶け込みが得られると共に、
局所真空式電子ビーム溶接のごとき排気量や真空度を減
ずることができ、このため小形かつ簡易なノズルで済み
サイクルタイムの低減、メンテナンスの軽減、磁場の影
響がない、という効果が得られる。また本発明の構成は
従来の溶接ノズルに簡単な構成を取り付けることで得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例の構成図。
【図2】ライン上での溶接装置全体の簡略図。
【符号の説明】
1 出射光学部 2 ノズル本体 4 封止材 5 被溶接物 6 排気孔 7 通気孔 8 排気弁 9 通気弁 10 排気装置 11 シールドガラス

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中空ノズルの先端の被溶接物対向面に封
    止材を供えると共に前記中空ノズルの先端より基端側に
    てこの中空ノズルを塞ぐようにシールドガラスを気密封
    止し、前記中空ノズルの先端とシールドガラスの封止部
    分との間の前記中空ノズルに通排気弁及び排気装置を供
    えた通排気管を連通させたことを特徴とする局所真空式
    レーザ溶接機。
  2. 【請求項2】 前記通排気弁及び排気装置を備えた通排
    気管を通気系と排気系とに別々に形成した請求項1記載
    の局所真空式レーザ溶接機。
JP8112025A 1996-04-09 1996-04-09 局所真空式レーザ溶接機 Pending JPH09271979A (ja)

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