JP2004114121A - Laser beam welding equipment - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管の溶接等に用いて好適なレーザ溶接装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
配管の継手の溶接等においては、配管をその全周方向に溶接する必要がある。このような溶接が行える装置としては、多軸のレーザ溶接装置がある。多軸、例えば5軸のレーザ溶接装置は溶接対象であるワークと溶接ヘッドとが、互いに直交するX・Y・Zの3方向に相対移動可能で、さらに溶接ヘッドが、互いに直交する2軸周りに回転可能に支持されている(例えば、特許文献1参照。)。このようなレーザ溶接装置は、溶接ヘッドが配管の周囲を回りながら軸線周りに回転することで、その溶接方向が常に配管の周面に対向するようになっている。
【0003】
【特許文献1】
特開平8−215874号公報(第8頁、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば直径30mmの配管が90mmピッチで配列されているような配管群の溶接を行う場合では、溶接ヘッドの入る空間が狭く限られるため、上記したようなレーザ溶接装置では溶接を行うことができないという問題がある。
【0005】
また、これとは別の問題として、レーザ溶接時においては、レーザ光を溶接対象に照射するとスパッタが生じるが、このスパッタがレーザ溶接装置の光学系に損傷を与えてしまうという問題がある。また、溶接時に金属蒸気がプラズマ化し、このプラズマが非常に高温であるために、特に狭隘部の溶接時に、溶接ヘッドに対し熱的損傷を与えてしまうという問題もある。
【0006】
また、配管等の場合、レーザ溶接装置のヘッドは配管の周囲を回転することになるが、このときにヘッドにレーザ光を送給する光ファイバに捩れが生じる。このため、溶接に際するヘッドの回転数が制限されたり、光ファイバや光ファイバのジョイント部分等で損傷等が生じるおそれがある。
【0007】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、狭い空間であっても管体の溶接を確実に行うことのできるレーザ溶接装置を提供することを目的とする。
また、他の目的は、溶接時に溶接ヘッドや光ファイバの損傷を防ぐことのできる技術を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明のレーザ溶接装置は、クランプ部にクランプされた溶接対象の周囲を軌道としてレーザヘッドが公転し、このレーザヘッドに設けられたノズルから、レーザ光源からファイバによって送給されたレーザ光を出射する。つまり、レーザヘッドが公転することで、ノズルは常に溶接対象に対向した状態で溶接対象の周囲を回るのである。このとき、レーザヘッドは、溶接対象に対し、所定の傾斜角でレーザ光をノズルから照射する。
また、レーザヘッドが、レーザ光の焦点位置をノズルの開口部近傍とする光学系を備えることで、通常のように溶接対象にレーザ光の焦点位置を合わせる場合に比較し、ノズルの開口部におけるレーザ光径を小さくすることができる。
さらに、冷却機構によってノズルを冷却することもできる。
この他、ファイバとノズルの間に、ファイバ側とノズル側をファイバの軸線周りに回動自在に連結する連結部材を設けることもできる。この連結部材の位置は、ファイバとレーザヘッドの接続部分であっても良いし、レーザヘッドに備えた光学系の内部等であっても良い。つまり、ファイバ側と、ノズル側とが回動自在に連結されるのであれば、ファイバとノズルの間のいかなる箇所であっても良いのである。
ところで、上記したようなレーザ溶接装置は、レーザヘッドがクランプ部にクランプされた溶接対象の周囲を軌道として公転するものであれば、いかなるタイプのものであっても適用することが可能である。例えば、後述するように、多数の管体が配列された管群の中で既に固定された管体に他の管体を溶接する、管体専用の溶接装置であっても良いし、汎用の、多軸のレーザ溶接装置であっても良い。いずれの構成であっても、レーザヘッドが、溶接対象に対して所定の傾斜角でレーザ光をノズルから照射することで、溶接時に生じるスパッタやプラズマが、ヘッドに跳ね返りにくくなる。
【0009】
本発明は、管体専用のレーザ溶接装置として捉えることもできる。すなわちこのレーザ溶接装置は、溶接すべき管体をクランプするクランプ部と、クランプ部に対し、管体の軸線周りに回転可能に設けられたフレームと、フレームに設けられ、管体に対してレーザ光を照射するノズルを備えたレーザヘッドと、レーザヘッドにレーザ光源からレーザ光を送給するファイバと、を備えることを特徴とする。このようなレーザ溶接装置では、管体をクランプすることで管体に固定されたクランプ部に対し、フレームが管体の軸線周りに回転しつつ、このフレームに設けられたレーザヘッドのノズルからレーザ光を照射することで、管体の外周面を周方向に溶接することができる。このようなレーザ溶接装置は、管群中の管体の溶接等に特に好適である。
このとき、レーザヘッドは、溶接すべき管体に対し、所定の傾斜角でレーザ光を照射するのが好ましい。
また、ファイバとノズルの間に、ファイバ側とノズル側をファイバの軸線周りに回動自在に連結する連結部材を設ければ、フレームとともにレーザヘッドが回転しても、ファイバ側が捩れるのを防止できる。つまり、フレームが管体の軸線周りに回転(自転)すると、このフレームに取り付けられたレーザヘッドは管体の軸線周りに公転する。このとき、レーザヘッドにファイバが固定されていれば、ファイバは、管体の軸線周りに公転しつつ、ファイバの軸線周りに自転し、これによってファイバが捩れることになる。連結部材を設けることで、この、ファイバの自転を回避することが可能となるのである。
さらに、レーザヘッドは、フレームに対し、ノズルから照射されるレーザ光の光軸周りに回動可能に取り付けることもできる。また、フレームにファイバよりも大径の貫通孔を形成し、ファイバを遊嵌状態で貫通させることもできる。
【0010】
また、このようなレーザ溶接装置は、フレームに、溶接すべき管体をフレームの外部からクランプ部でクランプする位置まで導くスリットを形成する構成とすることができる。
さらには、このクランプ部に一体化された固定フレームを備え、前記したフレームは、この固定フレーム内で回転させる構成とすることもできる。この場合、固定フレームにも、フレームと同様にスリットを形成するのが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図1は、本実施の形態におけるレーザ溶接装置の溶接ヘッド部の構成を説明するための斜視図、図2は溶接ヘッド部の正断面図、図3は図2の平断面図、図4は図2の右側面図である。
この図1に示すように、レーザ溶接装置10は、図示しないレーザ光源と、レーザ光源からレーザ光を送給する光ファイバ(ファイバ)11と、光ファイバ11を介して送給されるレーザ光を、溶接対象となる管体20に照射する溶接ヘッド部30と、溶接ヘッド部30の作動を制御する図示しないコントローラと、を備える。
【0012】
ここで管体20は、例えば直径30mmで、所定長を有し、この管体20をレーザ溶接装置10で複数溶接していくことで、90mmピッチで多数の配管が配列された管群を構成する。
【0013】
図1〜図4に示すように、溶接ヘッド部30は、略筒状に構成されたアウターフレーム40と、アウターフレーム40内にその軸線周りに回転可能に収められたインナーフレーム(フレーム)50と、インナーフレーム50を回転駆動させる駆動機構60と、インナーフレーム50内に設けられた溶接ヘッド本体(レーザヘッド)70と、を備えている。
【0014】
アウターフレーム40は、全体として略円筒状をなしており、外形略円形のフレームリング41A、41Bと、これらフレームリング41A、41Bを一体に接続するジョイント部材42とを備える。
フレームリング41A、41Bは、溶接対象となる管体20を挿通させるための切り欠き(スリット)43がそれぞれ形成され、これによって略C字状をなしている。ジョイント部材42は、フレームリング41A、41Bを、所定寸法隔てた状態で対向するよう固定する機能を有し、図1に示したように、複数本の棒材(あるいはパイプ材)を用いても良いし、その外周面を覆う筒状の壁材としても良い。いずれの場合も、切り欠き43に対応した部分は、管体20を導くために開口部としておく必要がある。
また、図2、図3に示すように、フレームリング41Bには、その内側にプレート44が一体に設けられており、このプレート44には、管体20を挿通させるための略U字状の切り欠き44aが、フレームリング41Bの切り欠き43に対応した位置に形成されている。また、このプレート44には、アウターフレーム40の外側において、管体20をクランプする一対のクランプ爪(クランプ部)45が一体に設けられている。図4に示すように、この一対のクランプ爪45は、その内側の相対向する面45aが略く字状に形成され、両側のクランプ爪45で管体20を計4点でクランプするようになっている。この一対のクランプ爪45は、図示しない駆動機構によって開閉駆動される構成としても良いが、固定式とし、これらクランプ爪45の間に管体20を通すようにしても良い。
【0015】
インナーフレーム50は、全体として略円筒状をなしており、一対の外形略円形のエンドプレート51A、51Bと、これらエンドプレート51A、51Bを一体に接続するジョイント部材52とを備える。エンドプレート51A、51Bには、溶接対象となる管体20を挿通させるための略U字状の切り欠き(スリット)53が形成されている。さらにこのエンドプレート51A、51Bの外周部には、それぞれ、略円形のギヤ歯54が一体に設けられている。
ジョイント部材52は、エンドプレート51A、51Bを、所定寸法隔てた状態で対向するよう固定する機能を有し、図1に示したように、複数本の棒材(あるいはパイプ材)を用いても良いし、その外周面を覆う筒状の壁材としても良い。いずれの場合も、切り欠き53に対応した部分は、管体20を導くために開口部としておく必要がある。
このインナーフレーム50は、必要に応じアウターフレーム40との間にベアリング等を介在させることで、アウターフレーム40内でその軸線周りに回転可能となっている。
【0016】
図1に示したように、駆動機構60は、インナーフレーム50をアウターフレーム40内で回転駆動させるためのものであり、アウターフレーム40の外部に設けられたヘッド回転モータ61と、駆動伝達ギヤ62とから構成されている。ヘッド回転モータ61は、インナーフレーム50のエンドプレート51Aに設けられたギヤ歯54(図3参照)に噛み合う駆動ギヤ61aを有している。駆動伝達ギヤ62は、シャフト62aの一端に駆動ギヤ61aに噛み合うドリブンギヤ62bを備え、シャフト62aの他端にエンドプレート51Bに設けられたギヤ歯54(図3参照)に噛み合うドライブギヤ62cを備えている。
このような駆動機構60では、ヘッド回転モータ61を回転させることで、その回転駆動力が駆動ギヤ61a、駆動伝達ギヤ62を介してインナーフレーム50のエンドプレート51A、51Bに伝達される。これによって、図5に示すように、インナーフレーム50が、溶接対象である管体20にクランプ爪45によって固定されるアウターフレーム40内で回転するようになっている。
【0017】
図6に示すように、溶接ヘッド本体70は、光ファイバ11によってレーザ光源から送給されるレーザ光が導かれる光学系71と、光学系71を介したレーザ光を外部に照射するノズル72とを備える。
この溶接ヘッド本体70は、ノズル72をインナーフレーム50の中心側に向けて配設されている。そして、溶接ヘッド本体70は、ノズル72とは反対側に設けられたベアリング73を介してインナーフレーム50のジョイント部材52に取り付けられており、溶接ヘッド本体70は、ノズル72の中心軸線周り(図2、図6中、矢印(イ)方向)に回転自在となっている。これにより、後述の如く光ファイバ11が接続された溶接ヘッド本体70がインナーフレーム50とともに回転したときに、溶接ヘッド本体70が、回転しない光ファイバ11によって引っ張られることで、ベアリング73周りに回動(揺動)可能となっている。
【0018】
また、溶接ヘッド本体70には、レーザ光を溶接ヘッド本体70に送給する光ファイバ11が、その先端部において光ファイバ11の軸線周りに回転自在なベアリング(連結部材)74を介して接続されている。これにより、溶接ヘッド本体70と光ファイバ11は、光ファイバ11の軸線周りに回転自在に連結されたことになる。これにより、光ファイバ11は、インナーフレーム50の回転にともなって溶接ヘッド本体70がインナーフレーム50の軸線周り(図2、図6中、矢印(ロ)方向)に回転しても、その影響を受けて軸線周りに捩れることがない。そして、この光ファイバ11は、インナーフレーム50のエンドプレート51Aに形成された貫通孔55を通っている。この貫通孔55は、光ファイバ11の外径よりも所定寸法大径とされ、これによって光ファイバ11は遊嵌状態でエンドプレート51Aを貫通している。これにより、溶接ヘッド本体70がベアリング73周りに回動したときに、この部分での光ファイバ11の曲がり半径を大きくすることができる。
【0019】
さて、図7に示すように、上記のような溶接ヘッド本体70において、ノズル72から射出されるレーザ光は、溶接対象となる管体20に対し、前進角(傾斜角)θを付与した状態で照射されるようになっている。より詳しくは、図6に示したような溶接ヘッド本体70のインナーフレーム50に対する取り付け角、あるいは光学系71が、前進角θに合わせた設定となっているのである。ただしここで、本実施の形態では溶接ヘッド本体70がベアリング73周りに回転可能となっているため、前者の、溶接ヘッド本体70のインナーフレーム50に対する取り付け角を、前進角θに合わせて設定するのが好ましい。
【0020】
また、図8に示すように、溶接ヘッド本体70のノズル72から射出されるレーザ光は、ノズル72の開口部72aの部分にて焦点を合わせることで、そのレーザ光径が絞られるよう設定されている。そして、ノズル72の開口部72aの内径は、絞られたレーザ光径に合わせ、最小限の寸法に設定されている。
なお、ノズル72には、このノズル72を冷却するための気体や液体からなる冷却媒体の流路(冷却機構)76が形成されている。この流路76には、図示しない冷却媒体供給源から供給される冷却媒体が循環するようになっている。
またこのようなノズル72は、銅、タングステン、白金等、熱伝導率の高い、もしくは耐熱性の高い金属材料を用いて形成するのが好ましい。
【0021】
上記したような構成のレーザ溶接装置10では、図5(a)に示したように、アウターフレーム40の切り欠き43とインナーフレーム50の切り欠き53を合致させた状態で、溶接ヘッド部30の一対のクランプ爪45の間に既に設置されている管体20(以下、これを既設の管体20と適宜称する)を通し、アウターフレーム40を既設の管体20に対して固定する。
次いで、アウターフレーム40の切り欠き43とインナーフレーム50の切り欠き53の部分から、既設の管体20に対して溶接すべき管体20をインナーフレーム50の内方に導き入れる。
そして、図5(a)〜(c)に示すように、溶接すべき管体20を、既設の管体20に対して適宜手段で位置決めした状態で、駆動機構60のヘッド回転モータ61を作動させ、インナーフレーム50を回転させる(自転させる)。すると、インナーフレーム50に取り付けられた溶接ヘッド本体70が、既設の管体20と溶接すべき管体20との継ぎ目の周囲を回る(公転する)ことになる。
このときに、図示しないレーザ光源から光ファイバ11を介して送給されるレーザ光を、ノズル72から既設の管体20と溶接すべき管体20との継ぎ目に照射する。これにより、図9に示すように、溶接ヘッド本体70が既設の管体20と溶接すべき管体20の周囲を回りながら継ぎ目の部分にレーザ光を照射することになり、既設の管体20と溶接すべき管体20との継ぎ目を溶接することができる。
つまり、このようなレーザ溶接装置10を用いることで、小径で狭いピッチで配列された配管を構成する管体20の溶接を自動的に行うことが可能となる。
【0022】
このとき、図7に示したように、ノズル72から照射されるレーザ光は、前進角θが付与されており、これによって、溶接対象である既設の管体20と溶接すべき管体20との継ぎ目にレーザ光を照射したときに生じるスパッタは、主にノズル72の開口部72aとは異なる方向に跳ね、これによって溶接ヘッド本体70内の光学系71が損傷を受けるのを防止することができる。また、溶接時に金属蒸気がプラズマ化しても、同様の理由からプラズマがノズル72内に進入するのを防止でき、溶接ヘッド本体70が熱的損傷を受けるのを回避できる。加えて、溶接箇所においては、レーザ光を傾けて照射することで、気泡(ポロシティ)の抜けを良くすることができ、溶接品質を向上させることができる。
また、図8に示したように、ノズル72から照射されるレーザ光は、開口部72aの部分でその光径が最も絞られている。これにより、開口部72aの開口径を最小限とすることができるので、この点においても、上記したようなスパッタやプラズマ、溶接ヒュームの溶接ヘッド本体70内への進入を防止できる。もちろん、ノズル72からはレーザ光とともにアシストガスが噴出しているので、これと合わせて一層有効な効果が得られる。
加えて、ノズル72は、熱伝導率の高い、もしくは耐熱性の高い材料で形成され、さらに冷却媒体の流路76が形成されているので、この点においても熱損傷を受けにくい構成とすることができる。
【0023】
また、上記構成において、図6に示したように、光ファイバ11は、溶接ヘッド本体70にベアリング74を介して接続されており、これにより、溶接ヘッド本体70と光ファイバ11は、光ファイバ11の軸線周りに回転自在に連結されている。したがって、光ファイバ11は、インナーフレーム50とともに溶接ヘッド本体70がインナーフレーム50の軸線周り(図2、図6中、矢印(ロ)方向)に回転しても、溶接ヘッド本体70の回転軌跡にしたがってその先端部が振れ回るのみで、光ファイバ11自体がその軸線周りに捩れることがない。その結果、溶接ヘッド本体70の回転数が制限されたりすることも無く溶接を確実に行え、また、光ファイバ11やその接続部における損傷等を防止することができる。
さらに、光ファイバ11は、インナーフレーム50のエンドプレート51Aに形成された、光ファイバ11の外径よりも大径の貫通孔55を通っている。さらに、溶接ヘッド本体70は、ベアリング73を介してインナーフレーム50に接続されている。これにより、溶接時にインナーフレーム50および溶接ヘッド本体70が回転したときには、回転しない光ファイバ11から受ける力によって、溶接ヘッド本体70がベアリング73周りに揺動する。この溶接ヘッド本体70の揺動、および光ファイバ11が大径の貫通孔55を通っていることで、光ファイバ11の曲がり半径を大きく確保することができ、光ファイバ11にかかる力を軽減することができる。したがって、これによっても光ファイバ11やその接続部における損傷等を防止することができる。
【0024】
なお、上記実施の形態では、溶接ヘッド本体70をインナーフレーム50に1つ備える構成としたが、これを複数備える構成とすることも可能である。
また、上記実施の形態では、光ファイバ11と溶接ヘッド本体70の接続部分にベアリング74が介装された構成となっているが、これに限らず、図10(a)に示すように、溶接ヘッド本体70の光学系71の途中にベアリング74を備え、このベアリング74よりも光ファイバ11側が光ファイバ11と一体となり、ベアリング74よりもノズル72側のみがインナーフレーム50と一体に回る構成とすることもできる。さらには、図10(b)に示すように、光ファイバ11と溶接ヘッド本体70の接続部分と、光学系71の途中の部分にそれぞれベアリング74を備えるような構成とする等、適宜他の構成を採用することもできる。特に、図10(b)に示したような構成では、複数本の光ファイバ11を接続する場合に、特に有効である。
ところで、上記実施の形態において、レーザ溶接装置10では、管体20をその外周側から溶接する構成としたが、溶接ヘッド本体70のノズル72を外周側に向けて備えることで、管体20を内側から溶接する装置構成とすることも可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、狭い空間であっても管体の溶接を確実に行うことが可能となる。
さらに、溶接時にレーザビームに前進角を付与して溶接対象に照射することで、溶接時に溶接ヘッド等の損傷を防止し、溶接品質を向上させることができる。また、光ファイバとノズルとの間に連結部材を備えることで、光ファイバの捩れを防止し、光ファイバ等の損傷を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態におけるレーザ溶接装置の溶接ヘッド部を示す斜視図である。
【図2】溶接ヘッド部の正断面図である。
【図3】図2の平断面図である。
【図4】図2の右側面図である。
【図5】インナーフレームと溶接ヘッド本体が管体の周囲を回転する状態を示す図である。
【図6】溶接ヘッド本体の構成を示す断面図である。
【図7】溶接ヘッド本体で前進角を与えてレーザ光を照射している状態を示す図である。
【図8】ノズルの拡大図である。
【図9】溶接ヘッド本体が管体の周囲を回転しつつ溶接を行う状態を示す図である。
【図10】レーザ溶接装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
10…レーザ溶接装置、11…光ファイバ(ファイバ)、20…管体(溶接対象)、30…溶接ヘッド部、40…アウターフレーム、43…切り欠き(スリット)、45…クランプ爪(クランプ部)、50…インナーフレーム(フレーム)、53…切り欠き(スリット)、55…貫通孔、60…駆動機構、70…溶接ヘッド本体(レーザヘッド)、71…光学系、72…ノズル、72a…開口部、73…ベアリング、74…ベアリング(連結部材)、76…流路(冷却機構)、θ…前進角(傾斜角)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser welding apparatus suitable for use in piping welding or the like.
[0002]
[Prior art]
In welding pipe joints, etc., it is necessary to weld the pipe in the entire circumferential direction. As an apparatus capable of performing such welding, there is a multi-axis laser welding apparatus. A multi-axis, for example, 5-axis laser welding apparatus, allows the workpiece to be welded and the welding head to move relative to each other in three directions X, Y, and Z that are orthogonal to each other. (See, for example, Patent Document 1). In such a laser welding apparatus, the welding head rotates around the axis while turning around the pipe, so that the welding direction always faces the peripheral surface of the pipe.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-8-215874 (page 8, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, for example, in the case of welding a pipe group in which pipes with a diameter of 30 mm are arranged at a pitch of 90 mm, the space in which the welding head enters is limited, so that the above-described laser welding apparatus can perform welding. There is a problem that you can not.
[0005]
Further, as another problem, during laser welding, spatter occurs when laser light is irradiated onto the object to be welded, but there is a problem that this sputter damages the optical system of the laser welding apparatus. In addition, the metal vapor is turned into plasma at the time of welding, and since this plasma is very high in temperature, there is also a problem that the welding head is thermally damaged particularly at the time of welding in a narrow portion.
[0006]
In the case of a pipe or the like, the head of the laser welding apparatus rotates around the pipe. At this time, the optical fiber that feeds the laser beam to the head is twisted. For this reason, there is a possibility that the number of rotations of the head during welding may be limited, or damage or the like may occur in the optical fiber or the joint portion of the optical fiber.
[0007]
The present invention has been made based on such a technical problem, and an object of the present invention is to provide a laser welding apparatus that can reliably weld a pipe body even in a narrow space.
Another object is to provide a technique capable of preventing damage to a welding head and an optical fiber during welding.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
For this purpose, in the laser welding apparatus of the present invention, the laser head revolves around the object to be welded clamped by the clamp part, and the laser light source feeds the fiber from the nozzle provided in the laser head. The emitted laser beam is emitted. That is, when the laser head revolves, the nozzle always rotates around the welding target in a state of facing the welding target. At this time, the laser head irradiates the welding object with laser light from the nozzle at a predetermined inclination angle.
In addition, the laser head includes an optical system in which the focal position of the laser beam is in the vicinity of the opening of the nozzle, so that the laser head is positioned at the opening of the nozzle as compared with the case where the focal position of the laser beam is aligned with the welding target as usual. The laser beam diameter can be reduced.
Further, the nozzle can be cooled by a cooling mechanism.
In addition, a connecting member that rotatably connects the fiber side and the nozzle side around the axis of the fiber can be provided between the fiber and the nozzle. The position of the connecting member may be a connection portion between the fiber and the laser head, or may be inside the optical system provided in the laser head. In other words, as long as the fiber side and the nozzle side are rotatably connected, any part between the fiber and the nozzle may be used.
By the way, the laser welding apparatus as described above can be applied to any type as long as the laser head revolves around the welding target clamped by the clamp portion as a track. For example, as will be described later, it may be a welding device dedicated to a tubular body that welds another tubular body to a tubular body already fixed in a tube group in which a large number of tubular bodies are arranged. A multi-axis laser welding apparatus may be used. Regardless of the configuration, the laser head irradiates laser light from the nozzle at a predetermined inclination angle to the object to be welded, so that spatter and plasma generated during welding hardly rebound to the head.
[0009]
The present invention can also be understood as a laser welding apparatus dedicated to a tubular body. That is, this laser welding apparatus includes a clamp portion that clamps a tube to be welded, a frame that is rotatably provided around the axis of the tube with respect to the clamp portion, and a laser that is provided on the frame and is applied to the tube. A laser head including a nozzle for irradiating light, and a fiber for supplying laser light from a laser light source to the laser head. In such a laser welding apparatus, the frame rotates around the axis of the tube body with respect to the clamp portion fixed to the tube body by clamping the tube body, and laser is emitted from the nozzle of the laser head provided on the frame. By irradiating light, the outer peripheral surface of the tubular body can be welded in the circumferential direction. Such a laser welding apparatus is particularly suitable for welding a pipe body in a pipe group.
At this time, the laser head preferably irradiates the tube to be welded with laser light at a predetermined inclination angle.
Also, if a connecting member is provided between the fiber and the nozzle so that the fiber side and the nozzle side can be rotated about the fiber axis, the fiber side can be prevented from twisting even when the laser head rotates together with the frame. it can. That is, when the frame rotates (rotates) around the axis of the tube, the laser head attached to the frame revolves around the axis of the tube. At this time, if the fiber is fixed to the laser head, the fiber rotates around the axis of the fiber while revolving around the axis of the tube, thereby twisting the fiber. By providing the connecting member, this rotation of the fiber can be avoided.
Further, the laser head can be attached to the frame so as to be rotatable around the optical axis of the laser light emitted from the nozzle. Moreover, a through-hole having a diameter larger than that of the fiber can be formed in the frame, and the fiber can be passed through in a loosely fitted state.
[0010]
Moreover, such a laser welding apparatus can be configured to form a slit in the frame that guides the tube to be welded from the outside of the frame to a position where the tube is clamped by the clamp portion.
Furthermore, a fixed frame integrated with the clamp portion may be provided, and the above-described frame may be configured to rotate within the fixed frame. In this case, it is preferable to form slits in the fixed frame as well as the frame.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view for explaining the configuration of a welding head portion of a laser welding apparatus according to the present embodiment, FIG. 2 is a front sectional view of the welding head portion, FIG. 3 is a plan sectional view of FIG. FIG. 3 is a right side view of FIG. 2.
As shown in FIG. 1, a
[0012]
Here, the
[0013]
As shown in FIGS. 1 to 4, the
[0014]
The
The frame rings 41 </ b> A and 41 </ b> B are each formed with a notch (slit) 43 through which the
As shown in FIGS. 2 and 3, the frame ring 41 </ b> B is integrally provided with a
[0015]
The
The
The
[0016]
As shown in FIG. 1, the
In such a
[0017]
As shown in FIG. 6, the welding head
The welding head
[0018]
Further, an
[0019]
Now, as shown in FIG. 7, in the welding head
[0020]
Further, as shown in FIG. 8, the laser light emitted from the
The
The
[0021]
In the
Next, the
Then, as shown in FIGS. 5A to 5C, the
At this time, a laser beam fed from a laser light source (not shown) through the
That is, by using such a
[0022]
At this time, as shown in FIG. 7, the laser light emitted from the
Further, as shown in FIG. 8, the laser beam emitted from the
In addition, the
[0023]
Further, in the above configuration, as shown in FIG. 6, the
Further, the
[0024]
In the above-described embodiment, one welding head
Moreover, in the said embodiment, although it has the structure by which the
By the way, in the said embodiment, although it was set as the structure which welds the
In addition to this, as long as it does not depart from the gist of the present invention, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to reliably weld the pipe body even in a narrow space.
Further, by applying a forward angle to the laser beam at the time of welding and irradiating the object to be welded, it is possible to prevent damage to the welding head or the like at the time of welding and improve the welding quality. Further, by providing a connecting member between the optical fiber and the nozzle, it becomes possible to prevent twisting of the optical fiber and to prevent damage to the optical fiber or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a welding head portion of a laser welding apparatus in the present embodiment.
FIG. 2 is a front sectional view of a welding head portion.
FIG. 3 is a plan sectional view of FIG. 2;
4 is a right side view of FIG. 2;
FIG. 5 is a view showing a state in which an inner frame and a welding head main body rotate around a pipe body.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a welding head main body.
FIG. 7 is a view showing a state in which a laser beam is irradiated with an advancing angle in the welding head main body.
FIG. 8 is an enlarged view of a nozzle.
FIG. 9 is a view showing a state in which the welding head main body performs welding while rotating around the pipe body.
FIG. 10 is a view showing another example of a laser welding apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記クランプ部にクランプされた前記溶接対象の周囲を軌道として公転するレーザヘッドと、
前記レーザヘッドにレーザ光源からレーザ光を送給するファイバと、
前記レーザヘッドに設けられ、前記ファイバによって送給されたレーザ光を出射するノズルと、
を備え、
前記レーザヘッドは、前記溶接対象に対し、所定の傾斜角でレーザ光を前記ノズルから照射することを特徴とするレーザ溶接装置。A clamp part for clamping a welding object;
A laser head that revolves around the welding object clamped in the clamp part as a track,
A fiber for supplying laser light from a laser light source to the laser head;
A nozzle that is provided in the laser head and emits a laser beam fed by the fiber;
With
The laser welding apparatus, wherein the laser head irradiates the welding object with laser light at a predetermined inclination angle from the nozzle.
溶接すべき前記管体をクランプするクランプ部と、
前記クランプ部に対し、前記管体の軸線周りに回転可能に設けられたフレームと、
前記フレームに設けられ、前記管体に対してレーザ光を照射するノズルを備えたレーザヘッドと、
前記レーザヘッドにレーザ光源からレーザ光を送給するファイバと、
を備えることを特徴とするレーザ溶接装置。A laser welding apparatus for welding pipes,
A clamp for clamping the tube to be welded;
A frame provided to be able to rotate around the axis of the tubular body with respect to the clamp part;
A laser head provided on the frame and provided with a nozzle for irradiating the tube with laser light;
A fiber for supplying laser light from a laser light source to the laser head;
A laser welding apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002283206A JP2004114121A (en) | 2002-09-27 | 2002-09-27 | Laser beam welding equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004114121A true JP2004114121A (en) | 2004-04-15 |
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ID=32277134
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Country | Link |
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JP (1) | JP2004114121A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007260942A (en) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Rex Industries Co Ltd | Resin pipe welding apparatus |
KR102299611B1 (en) * | 2021-07-14 | 2021-09-09 | (주)이브이레이저 | Laser plastic welding apparatus |
-
2002
- 2002-09-27 JP JP2002283206A patent/JP2004114121A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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