JP2000317667A - レーザ溶接用複合ヘッド - Google Patents

レーザ溶接用複合ヘッド

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スポット径やスポット位置を任意に設定する
と共に正確な溶接を行うことのできるレーザ溶接用複合
ヘッドを提供する。 【解決手段】 レーザ溶接用複合ヘッド1内には、レー
ザビームLBを導く複数本のファイバー3、5とこれに
接続されている複数個の集光系9、11が対を成して設
けられており、各対が独立してレーザビームLBの照射
を行う。レーザ溶接時には、フィラー供給手段15が中
心から溶接点にフィラーを供給する。CCDカメラ27
は、、溶接点YPをヘッド1内部からレーザビームLB
とほぼ同軸で撮像する。溶接時には、各集光系9、11
はワークWに照射されるスポット径の大きさを各々独立
して設定すると共に、ワークWに照射されるスポット位
置を各々独立して設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、溶接を行うため
のレーザビームを導く複数のファイバーとレーザビーム
をワークに照射する複数の集光系をヘッド本体の内部に
備えたレーザ溶接用複合ヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図9を参照するに、従来よりレーザ溶接
ヘッド101には光伝送用ファイバー103と集光系1
05が一対設けられている。このため、パルスレーザP
Lと連続レーザCLを重畳して材料に照射する溶接アプ
リケーション107においては、パルスレーザPLと連
続レーザCLをレーザ発振器109内あるいは外部で予
め一本の光伝送用ファイバー103に入射している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の技術では、パルスレーザPLと連続レーザCL
を予め一本の光伝送用ファイバー103に入射させねば
ならないため、複雑な入射ユニット111を設けなけれ
ばならず、構造が複雑になると共にコスト面でも問題が
ある。
【0004】また、集光系光学部品105がパルスレー
ザPLと連続レーザCL用で共通に使用されるため、焦
点スポット径や溶接線に対する位置を各レーザごとに変
更する等のアプリケーションに重要な条件を任意に設定
できないという問題がある。
【0005】この発明の目的は、以上のような従来の技
術に着目してなされたものであり、スポット径やスポッ
ト位置を任意に設定すると共に正確な溶接を行うことの
できるレーザ溶接用複合ヘッドを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1による発明のレーザ溶接用複合ヘッド
は、レーザ発振器により発振されたレーザビームをファ
イバーを介して導き、集光系によりワークの溶接点にレ
ーザビームを集光させて溶接を行うレーザ溶接用複合ヘ
ッドであって、複数本の各々独立してレーザビームを導
くファイバーと、この各ファイバーに接続されてレーザ
ビームを照射する複数個の独立した集光系と、をヘッド
本体の内部に備えてなることを特徴とするものである。
【0007】従って、ヘッド本体の内には、レーザビー
ムを導く複数本のファイバーとこれに接続されている複
数個の集光系が対を成して設けられており、各対が独立
してレーザビームの照射を行う。
【0008】請求項2による発明のレーザ溶接用複合ヘ
ッドは、請求項1記載のレーザ溶接用複合ヘッドにおい
て、ヘッド本体の中心に溶接用のフィラーを供給するフ
ィラー供給手段を有すること、を特徴とするものであ
る。
【0009】従って、レーザ溶接時には、フィラー供給
手段が中心から溶接点にフィラーを供給する。
【0010】請求項3による発明のレーザ溶接用複合ヘ
ッドは、請求項1または2に記載のレーザ溶接用複合ヘ
ッドにおいて、ヘッド本体の内部に溶接点を撮像する撮
像手段を有すること、を特徴とするものである。
【0011】従って、撮像手段が、溶接点をヘッド本体
の内部からレーザビームとほぼ同軸で撮像する。
【0012】請求項4による発明のレーザ溶接用複合ヘ
ッドは、請求項1、2または3に記載のレーザ溶接用複
合ヘッドにおいて、前記集光系は、各々独立に光軸上の
焦点位置を設定してワークに照射されるスポット径の大
きさを設定可能であること、を特徴とするものである。
【0013】従って、溶接時には、各集光系は各々独立
してワークに照射されるスポット径の大きさを設定す
る。
【0014】請求項5による発明のレーザ溶接用複合ヘ
ッドは、請求項1、2、3または4に記載のレーザ溶接
用複合ヘッドにおいて、前記集光系は、各々独立にワー
ク上の焦点位置を設定してワークに照射されるスポット
位置を設定可能であること、を特徴とするものである。
【0015】従って、溶接時には、各集光系は各々独立
してワークに照射されるスポット位置を設定する。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。
【0017】図1には、この発明に係るレーザ溶接用複
合ヘッド1が示されている。このレーザ溶接用複合ヘッ
ド1のヘッド本体2には、図示省略のレーザ発振器によ
り発振された連続レーザを伝送するための連続レーザ用
光ファイバ3とパルスレーザを伝送するためのパルスレ
ーザ用光ファイバ5が接続されている。また、溶接時に
ヘッド本体2へシールドガスGを供給する供給口7が設
けられている。
【0018】ヘッド本体2の内部には、連続レーザ用光
ファイバ3に接続されている連続レーザ用集光系9とパ
ルスレーザ用光ファイバ5に接続されているパルスレー
ザ用集光系11が設けられており、ヘッド本体2の中心
にはフィラー13を溶接点YPに供給するためのフィラ
ー供給ノズル15が設けられている。
【0019】前記連続レーザ用集光系9およびパルスレ
ーザ用集光系11においては、ホルダ17の内部にコリ
メートレンズ19、21と集光レンズ23、25が各々
設けられており、集光レンズ23、25は図示省略の焦
点調整機構によりホルダ17に沿って各々独立して上下
移動自在となっている。
【0020】なお、ヘッド本体2の内部には、レーザビ
ームLBとほぼ同軸位置においてワークW上の溶接点Y
Pを撮像する撮像手段の一例であるCCDカメラユニッ
ト27(図2参照)が設けられている。
【0021】従って、連続レーザ用光ファイバ3または
パルスレーザ用光ファイバ5により伝送されてきたレー
ザビームLBはコリメートレンズ19、21により平行
化され、さらに集光レンズ23、25によりワークWの
溶接点YPに集光されて、フィラー供給ノズル15によ
り供給されるフィラー13を溶かして溶接を行う。この
とき、連続レーザCLとパルスレーザPLは、各々集光
レンズ23、25により別個に焦点を調整されて照射さ
れる。
【0022】次に、レーザ溶接用複合ヘッド1のヘッド
本体2内部におけるレイアウト例を示す。
【0023】図2を参照するに、このレーザ溶接用複合
ヘッド29では、中央にフィラー供給ノズル15を配
し、その周囲に120度間隔で連続レーザ用集光系9、
パルスレーザ用集光系11、CCDカメラユニット27
を配している。
【0024】また、図3を参照するに、このレーザ溶接
用複合ヘッド31では、中央にフィラー供給ノズル15
を配し、このフィラー供給ノズル15に対して対称位置
に一対の連続レーザ用集光系9を配し、両連続レーザ用
集光系9、9の間にパルスレーザ用集光系11とCCD
カメラユニット27を配している。
【0025】また、図4を参照するに、このレーザ溶接
用複合ヘッド33では、中央にフィラー供給ノズル15
を配し、このフィラー供給ノズル15の周囲を6等分す
る位置に連続レーザ用集光系9、パルスレーザ用集光系
11およびCCDカメラユニット27を適宜配してい
る。
【0026】次に、レーザ溶接用複合ヘッド1、29、
31、33によるレーザビームLBの照射方法について
説明する。
【0027】図5を参照するに、ワークWの溶接点YP
位置に小さな径でパルスレーザPLを照射し、このパル
スレーザPLを中心に含んだ大きな径で連続レーザCL
を照射する。あるいは、逆に、ワークWの溶接点位置に
小さな径で連続レーザCLを照射し、この連続レーザC
Lを中心に含んだ大きな径でパルスレーザPLを照射す
るようにすることもできる。
【0028】また、図6を参照するに、パルスレーザP
Lと連続レーザCLを同じ径で同じ位置である溶接点Y
P位置に照射することもできる。
【0029】あるいは、図7に示されているように、溶
接方向に向かってプレヒート用の連続レーザCL1、溶
け込み用のパルスレーザPL、アフターヒート用の連続
レーザCL2を同径で順に照射するようにしても良い。
【0030】さらに、図8に示されているように、溶接
点YPにパルスレーザPLを照射し、その周囲に連続レ
ーザCLを4個照射することにより、溶接隙間が大きい
場合に対応することもできる。
【0031】以上の結果から、ヘッド本体2の内部に光
ファイバー3、5と集光系9、11を対にして独立に組
み込むことにより、パルスレーザPLと連続レーザCL
を各々任意の位置に任意のスポット径で集光させること
ができる。これに伴い、複数の独立したレーザ出力を利
用することができる。
【0032】また、フィラー供給ノズル15を中心に設
けることにより、フィラー供給溶接において、溶接進行
方向の制約ならびに溶接姿勢が緩和されるので、作業性
を改善することができる。
【0033】また、ヘッド本体2にCCDカメラユニッ
ト27を設けることにより、溶接点YPをレーザビーム
LBのほぼ照射位置からの映像としてとらえることがで
きるので、ティーチングや溶接線の確認を極めて正確に
行うことができる。
【0034】なお、この発明は前述の発明の実施の形態
に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、
その他の態様で実施し得るものである。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よるレーザ溶接用複合ヘッドでは、ヘッド本体内には、
レーザビームを導く複数本のファイバーとこれに接続さ
れている複数個の集光系が対を成して設けられており、
各対が独立してレーザビームの照射を行うので、スポッ
ト径やスポット位置を任意に設定すると共に正確な溶接
を行うことができる。
【0036】請求項2の発明によるレーザ溶接用複合ヘ
ッドでは、レーザ溶接時には、フィラー供給手段が中心
から溶接点にフィラーを供給するので、溶接方向の制約
を受けずに溶接を行うことができる。
【0037】請求項3の発明によるレーザ溶接用複合ヘ
ッドでは、CCDカメラが、溶接点をヘッド本体内部か
らレーザビームとほぼ同軸で撮像するので、正確な溶接
を行うことができる。
【0038】請求項4の発明によるレーザ溶接用複合ヘ
ッドでは、溶接時には、各集光系は各々独立してワーク
に照射されるので、スポット径の大きさを任意に設定す
ることができ、溶接機能を向上させることができる。
【0039】請求項5の発明によるレーザ溶接用複合ヘ
ッドでは、溶接時には、各集光系は各々独立してワーク
に照射されるので、各々任意にスポット位置を設定する
ことができ、溶接機能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るレーザ溶接用複合ヘッドを示す
断面図である。
【図2】連続レーザ、パルスレーザ、CCDカメラユニ
ットのレイアウトの一例を示す平面図である。
【図3】連続レーザ、パルスレーザ、CCDカメラユニ
ットのレイアウトの別の例を示す平面図である。
【図4】連続レーザ、パルスレーザ、CCDカメラユニ
ットのレイアウトのさらに別の例を示す平面図である。
【図5】連続レーザおよびパルスレーザの照射アプリケ
ーションの一例を示す平面図である。
【図6】連続レーザおよびパルスレーザの照射アプリケ
ーションの別の例を示す平面図である。
【図7】連続レーザおよびパルスレーザの照射アプリケ
ーションのさらに別の例を示す平面図である。
【図8】連続レーザおよびパルスレーザの照射アプリケ
ーションのさらに別の例を示す平面図である。
【図9】従来のレーザ加工ヘッドを示す概略図である。
【符号の説明】
1、29、31、33 レーザ溶接用複合ヘッド 2 ヘッド本体 3、5 ファイバー 9、11 集光系 15 フィラー供給ノズル(フィラー供給手段) 27 CCDカメラユニット(撮像手段) W ワーク LB レーザビーム YP 溶接点

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ発振器により発振されたレーザビ
    ームをファイバーを介して導き、集光系によりワークの
    溶接点にレーザビームを集光させて溶接を行うレーザ溶
    接用複合ヘッドであって、複数本の各々独立してレーザ
    ビームを導くファイバーと、この各ファイバーに接続さ
    れてレーザビームを照射する複数個の独立した集光系
    と、をヘッド本体の内部に備えてなることを特徴とする
    レーザ溶接用複合ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記ヘッド本体の中心に溶接用のフィラ
    ーを供給するフィラー供給手段を有すること、を特徴と
    する請求項1記載のレーザ溶接用複合ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記ヘッド本体の内部に溶接点を撮像す
    る撮像手段を有すること、を特徴とする請求項1または
    2に記載のレーザ溶接用複合ヘッド。
  4. 【請求項4】 前記集光系は、各々独立に光軸上の焦点
    位置を設定してワークに照射されるスポット径の大きさ
    を設定可能であること、を特徴とする請求項1、2、ま
    たは3に記載のレーザ溶接用複合ヘッド。
  5. 【請求項5】 前記集光系は、各々独立にワーク上の焦
    点位置を設定してワークに照射されるスポット位置を設
    定可能であること、を特徴とする請求項1、2、3また
    は4に記載のレーザ溶接用複合ヘッド。
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