JP2006061977A - Fusion working device using laser beam and arc discharge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光とアーク放電を用いた溶融加工装置に関し、特にレーザ光エネルギーと放電アークエネルギーの両エネルギーを有効に併用して溶融加工、接続効率を改善したレーザ光とアーク放電を用いた溶融加工装置に関する。 The present invention relates to a melt processing apparatus using laser light and arc discharge, and in particular, using laser light and arc discharge with improved melt efficiency and connection efficiency by effectively using both laser light energy and discharge arc energy. The present invention relates to a melt processing apparatus.
金属等の加工には、アーク放電による熱加工が従来から広く利用されてきている。一方、高密度熱エネルギーを有するレーザ光を極めて細いビーム径に絞って被加工物または被溶融物であるワークに照射して溶融させることにより加工するレーザ加工技術も、その高能率、高精度、低熱歪み特性に注目されている。 Thermal processing by arc discharge has been widely used for processing metals and the like. On the other hand, laser processing technology for processing by irradiating and melting a workpiece that is a workpiece or a melted material by narrowing a laser beam having high density thermal energy to a very thin beam diameter also has high efficiency, high accuracy, Attention is focused on low thermal strain characteristics.
しかし、レーザ加工は、大出力のレーザ光発光のために高出力レーザ光発光源が必要であり、発光用の電源も電力からの変換効率の悪さに起因して構造の複雑化、大型化し、その応用範囲の拡大に制約を与えている。したがって、上述のような有益性をもつにもかかわらず、レーザ溶接加工は、他のガス、電気、アーク等の溶接加工と比較して、その適用範囲は薄板層の加工に制約されている。特に、レーザ溶接加工の適用は、継手精度が要求される分野が多く、また、加工速度を上げるには高出力が要求され、設備コストも高額になる。 However, laser processing requires a high-power laser light source for high-power laser light emission, and the power source for light emission is also complicated and large due to poor conversion efficiency from power, It restricts the expansion of its application range. Therefore, in spite of having the above-mentioned benefits, the laser welding process is limited to the processing of a thin plate layer as compared with other gas, electric, and arc welding processes. In particular, application of laser welding has many fields where joint accuracy is required, and high output is required to increase the processing speed, resulting in high equipment costs.
そこで、レーザ光エネルギーと放電アークエネルギーの両エネルギーを有効に併用して溶融加工、接続効率を改善したレーザ光とアーク放電を用いたハイブリッド型の溶融加工装置が提案されている。 In view of this, there has been proposed a hybrid-type melt processing apparatus using laser light and arc discharge in which both laser beam energy and discharge arc energy are effectively used in combination for melting processing and connection efficiency is improved.
この種のハイブリッド型溶融加工装置としは、特許文献1や2に開示されている。
ところで、レーザ光とアーク放電を用いた溶融加工方法では、溶融対象としてのワークを最も高温に維持しなければならない。そのためには、ワーク表面にレーザ光を焦光させることと、最大密度でのアーク照射(アーク柱の極点)が必要である。 By the way, in the melt processing method using laser light and arc discharge, the work as the object to be melted must be maintained at the highest temperature. For this purpose, it is necessary to focus laser light on the workpiece surface and to perform arc irradiation at the maximum density (the pole of the arc column).
しかしながら、通常これらの条件を簡単に満足させることはできない。例えば、上述従来の溶融加工装置では、円錐筒状の電極内部にアーク用電極を固定的に取り付けているが、アーク用電極は極めて高温で使用され、厳しい使用環境であるため、電極の取り替えの頻度も高い。 However, these conditions cannot usually be easily satisfied. For example, in the above-described conventional melt processing apparatus, the arc electrode is fixedly installed inside the conical cylindrical electrode. However, since the arc electrode is used at a very high temperature and is in a severe use environment, the electrode must be replaced. The frequency is high.
一方、効率的な加工のためには、レーザ光の焦点近傍溶融点と電極から発生したアーク柱の極点(通常、陽極点)が一致することが重要な要素であるが、通常は、アーク用電極の取り替えの都度、両者の一致関係はくずれるため、再度精密な設定が必要になる。アーク用電極先端がレーザ光焦点に対して不適格(距離、角度、位置付け不良等に起因して)になり、効率的な溶融ができない。また、電極先端が小径(例えば、φ1.6等)の場合、レーザ光及び自らの発生熱で電極先端が曲げられてしまう。この現象が生じたレーザ光通路に電極先端部が入り、焦光性が著しく阻害する。更に、このように不適正に位置付けられた電極先端は、レーザ光によるヒュームやスパッタ−等による先端部汚染が発生しやすい。 On the other hand, for efficient processing, it is important that the melting point near the focal point of the laser beam and the pole of the arc column generated from the electrode (usually the anode point) match. Each time the electrode is replaced, the coincidence between the two is lost, so that precise setting is required again. The tip of the arc electrode becomes unsuitable for the laser beam focus (due to distance, angle, poor positioning, etc.), and efficient melting cannot be performed. Further, when the electrode tip has a small diameter (for example, φ1.6), the electrode tip is bent by the laser light and the heat generated by itself. The tip of the electrode enters the laser beam path where this phenomenon has occurred, and the focal properties are significantly impaired. Furthermore, the electrode tip that is improperly positioned in this way is likely to be contaminated by the tip of the laser beam due to fume or sputtering.
上述の問題は、大型でコストの高い溶融加工装置では、工場出荷時に個別に設定することは可能であるが、消耗した電極の取り替え時等には大きな問題となる。また、ハンディタイプの溶融加工装置では、小型軽量で簡素な構造が要望されるため、アーク用電極の取り替えによっても、常に最適な電極位置が確保できることが望まれている。 The above-mentioned problems can be set individually at the time of factory shipment in a large and high-cost melt processing apparatus, but it becomes a serious problem when replacing worn electrodes. In addition, since a handy type melt processing apparatus is required to have a small, light, and simple structure, it is desired that an optimum electrode position can always be secured even by replacing the arc electrode.
そこで、本発明の目的は、アーク用電極を簡単な構造で最適位置に設定、維持できるレーザ光とアーク放電を用いた溶融加工装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a melt processing apparatus using laser light and arc discharge that can set and maintain an arc electrode at an optimum position with a simple structure.
前述の課題を解決するため、本発明によるレーザ光とアーク放電を用いた溶融加工装置は、次のような特徴的な構成を採用している。 In order to solve the above-described problems, the melt processing apparatus using laser light and arc discharge according to the present invention employs the following characteristic configuration.
(1)筒状のケース内部に、レーザ光を光学系を介して絞り込んでワーク上に焦光、照射するレーザ光学系と、前記ワークに対向する位置に配設され、アーク放電のための高電圧が供給される電極とを備え、前記レーザ光の照射により前記ワークを溶融させた状態で前記アーク放電による溶融、加工を行う溶融加工装置であって、
前記ケースの下方に、前記レーザ光の光路方向と略同一方向の斜面を備え、この斜面に前記電極が取り外し配設固定される電極ガイドが前記筒状のケースに取り外し可能に取り付けられているレーザ光とアーク放電を用いた溶融加工装置。
(1) A laser optical system that squeezes and irradiates laser light onto the work by focusing the laser light through the optical system inside the cylindrical case, and a position facing the work, and is high for arc discharge. A melt processing apparatus for performing melting and processing by the arc discharge in a state in which the workpiece is melted by irradiation with the laser beam,
A laser having an inclined surface substantially in the same direction as the optical path direction of the laser light below the case, and an electrode guide on which the electrode is detached and fixed is removably attached to the cylindrical case. Melt processing equipment using light and arc discharge.
(2)前記電極ガイドは中空の逆円錐形状の電極ガイドであり、この電極ガイドに沿ってアーク用電極が配設固定され、レーザ外周光のその中心軸に対しての角度と、前記アーク用電極の中心軸が略同一となるように設定され、前記アーク用電極先端位置は、前記レーザ光の焦点近傍位置にくるように、前記アーク用電極はその中心軸の延長線が確実に前記上記焦光近傍で前記レーザ光中心軸と交点を結ぶように配置されている上記(1)のレーザ光とアーク放電を用いた溶融加工装置。 (2) The electrode guide is a hollow inverted conical electrode guide, and an arc electrode is disposed and fixed along the electrode guide. The angle of the laser peripheral light with respect to the central axis, and the arc guide The center axis of the electrode is set to be substantially the same, and the arc electrode tip position is in the vicinity of the focal point of the laser beam so that the extension line of the center axis of the arc electrode is surely the above-mentioned The melt processing apparatus using the laser beam and the arc discharge of (1), which is disposed so as to connect the laser beam central axis in the vicinity of the focal light.
(3)前記電極ガイドの先端部には、所定長さの筒状のノズルチップが取り付けられている上記(1)または(2)のレーザ光とアーク放電を用いた溶融加工装置。 (3) The melt processing apparatus using the laser beam and arc discharge of (1) or (2) above, wherein a cylindrical nozzle tip having a predetermined length is attached to the tip of the electrode guide.
(4)前記ノズルチップには少なくとも一箇所に開口部が形成されている上記(1)乃至(3)のいずれかレーザ光とアーク放電を用いた溶融加工装置。 (4) The melt processing apparatus using the laser beam and arc discharge according to any one of (1) to (3), wherein an opening is formed in at least one place in the nozzle tip.
(5)前記電極ガイド及び前記電極は水冷で冷却されている上記(1)乃至(4)のいずれかのレーザ光とアーク放電を用いた溶融加工装置。 (5) The melt processing apparatus using the laser beam and arc discharge according to any one of (1) to (4), wherein the electrode guide and the electrode are cooled by water cooling.
(6)前記電極ガイドと前記筒状のケースは、ねじ止めされている上記(1)乃至(5)のいずれかのレーザ光とアーク放電を用いた溶融加工装置。 (6) The melt processing apparatus using the laser beam and arc discharge according to any one of (1) to (5) above, wherein the electrode guide and the cylindrical case are screwed.
(7)前記レーザ光系と略同軸方向に不活性ガスを流入させ、前記ノズル電極及びワーク面に噴出させる上記(1)乃至(6)のいずれかのレーザ光とアーク放電を用いた溶融加工装置。 (7) Melt processing using laser light and arc discharge in any one of (1) to (6) above, in which an inert gas is allowed to flow in a direction substantially coaxial with the laser light system and jetted onto the nozzle electrode and the work surface. apparatus.
本発明によれば、レーザ光とアーク放電を最適な形で作用させて最適な溶融が可能であるだけでなく、そのためのアーク用電極の最適位置決めが可能で、電極の水冷による冷却効率の向上もあって、溶融効率の格段の改善が可能となる。 According to the present invention, it is possible not only to optimally melt the laser beam and the arc discharge in an optimal manner, but also to optimally position the electrode for the arc and to improve the cooling efficiency by water cooling of the electrode. For this reason, the melting efficiency can be remarkably improved.
以下、本発明によるレーザ光とアーク放電を用いた溶融加工装置の好適実施形態例について添付図を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a melt processing apparatus using laser light and arc discharge according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明によるレーザ光とアーク放電を用いた溶融加工装置10の簡略化した側断面図である。
FIG. 1 is a simplified cross-sectional side view of a
レーザ発振源としての、例えばYAGレーザ(図示せず)から発振されたレーザ光は、光ファイバ20を通ってレーザ光導光部に入射する。また、外部から供給される不活性ガス(例えば、アルゴンガスAr等の不活性ガス)は、ガスホース30を通って溶融加工ユニット10の開口部130に導入される。
Laser light oscillated from, for example, a YAG laser (not shown) as a laser oscillation source enters the laser light guide through the optical fiber 20. In addition, an inert gas (for example, an inert gas such as argon gas Ar) supplied from the outside is introduced into the opening 130 of the
溶融加工ユニット10は、電気絶縁材から成る外筒100と、外筒100と略同軸の内筒200を備え、レーザ光を被加工物(加工対象物)であるワークWに導光、合焦するレーザ光導光部と、アーク放電によりワークを溶融、加工するアーク放電加工部とが配設されている。外筒100上部の頂部120の開口部110には、光ファイバ20の先端部が挿入される。この先端部から出射されたレーザ光は、コリメート用のレンズ210と集光用のレンズ220等から成る光学系によりきわめて細径のビームに絞り込まれ、ワークWの近傍で焦光される。これら光学系は、内筒200の内壁に取り付けることができる。
The
外筒100の下端部には、レーザ光とアークの出射経路としての小径の開口部を形成すべく、また、電極を保持するための逆円錐形状の電極ガイド300が取り外し可能に取り付けられている。電極止め部400により電極ガイド300は外筒100にねじ止め等により取り付けられる。すなわち、図示の如く、電極ガイド300は電極止め400の内側に当接保持されつつ、電極止め400が外筒100に固定されることにより固定される。電極止め400の外筒100への固定は、ねじ部160の螺合により行うことができる。 At the lower end of the outer cylinder 100, an inverted conical electrode guide 300 is removably attached so as to form a small-diameter opening as a laser beam and arc emission path. . The electrode guide 300 is attached to the outer cylinder 100 by screws or the like by the electrode stopper 400. That is, as shown in the drawing, the electrode guide 300 is fixed by being fixed to the outer cylinder 100 while being held in contact with the inner side of the electrode stopper 400. The electrode stopper 400 can be fixed to the outer cylinder 100 by screwing the screw portion 160.
電極ガイド300には、細長形状のアーク用電極500が取り付けられる。そのため、電極ガイド300の表面にアーク用電極を長さ方向に収納する溝部が形成され、この溝部に電極500を沿わせて固定する。この固定も任意の構造で行うことができ、ねじ止め、溝部に傾斜を形成しておいて同様な傾斜を形成した電極を挿入させたりすることができる。要するに、アーク用電極500の電極ガイド300への固定はいかなる構造で行っても良い。アーク用電極500は、適切な任意の材料で形成されるが、例えば、銅材から成り、その先端部は発生したアーク放電による高熱に起因する損傷を避けるため高融点のタングステン材等の金属で形成することができる。 An elongated arc electrode 500 is attached to the electrode guide 300. Therefore, a groove for accommodating the arc electrode in the length direction is formed on the surface of the electrode guide 300, and the electrode 500 is fixed along the groove. This fixing can also be performed by an arbitrary structure, and can be screwed or an electrode having a similar inclination can be inserted by forming an inclination in the groove. In short, the arc electrode 500 may be fixed to the electrode guide 300 by any structure. The arc electrode 500 is made of any suitable material, but is made of, for example, a copper material, and its tip is made of a metal such as a high melting point tungsten material in order to avoid damage caused by high heat generated by the generated arc discharge. Can be formed.
外筒100には、冷却水の注水口140が設けられ、外筒内部に設けられた冷却水通路を通って電極ガイド300と接する冷却水室150に至り、電極ガイド300を冷却して電極500自身を冷却する。
The outer cylinder 100 is provided with a cooling water injection port 140, reaches a
電極ガイド300の下方には、ビス止め610によりノズルチップ600が固定されている。ノズルチップ600は、電極ガイド300と同様に筒状で、下方には周方向に少なくとも1つの開口部620が形成され、不活性ガス等の逃げ道を形成している。ノズルチップ600の長さは、予め最適長に設定されており、レーザ光の焦光位置がワークWになるように設定され、また、電極ガイド300に固定されている電極500から発生されるアークがワークに適切に至るような長さにされている。その結果、溶融加工ユニット10のノズルチップ600をワークWに当接するだけで適切な条件での加工を行うことができ、ハンディタイプの溶融加工ユニットでは特に有益である。ノズルチップ600は、また、ワーク溶接時に周辺と隔離する目的で用いられる。
Below the electrode guide 300, the nozzle tip 600 is fixed by screwing 610. The nozzle tip 600 is cylindrical like the electrode guide 300, and at least one opening 620 is formed in the circumferential direction below to form an escape path for an inert gas or the like. The length of the nozzle tip 600 is set to an optimum length in advance, and the arc generated from the electrode 500 fixed to the electrode guide 300 is set so that the focal position of the laser beam is the workpiece W. Is long enough to reach the workpiece. As a result, it is possible to perform processing under appropriate conditions simply by bringing the nozzle tip 600 of the
アーク用電極500の突き出し寸法は、レーザ光焦点近傍を基準とし、通常2mm前後とされる。 The projecting dimension of the arc electrode 500 is usually about 2 mm with reference to the vicinity of the laser beam focal point.
本実施例では、小型軽量化のために使用されるアーク用電極は、例えば1mm前後の細径とされるが、それ故に、熱により変形しやすく、この熱による変形を防止するため水冷構造が用いられている。このような冷却構造がないと、熱による電極の変形(曲がり)、電極先端のレーザ光路への進入等はレーザ光の乱れを引き起こし、その集中性を阻害するだけでなく、レーザ光焦点とアーク極点の不一致が生じ、ハイブリッド効果が著しく阻害される。そこで、本実施例では、アーク用電極配設位置を確保しつつ、水冷冷却している。 In the present embodiment, the arc electrode used for reducing the size and weight is, for example, a small diameter of about 1 mm. Therefore, the arc electrode is easily deformed by heat, and a water-cooling structure is provided to prevent deformation due to heat. It is used. Without such a cooling structure, the deformation (bending) of the electrode due to heat, the approach of the electrode tip into the laser beam path, etc. cause disturbance of the laser beam, not only hindering its concentration, but also the laser beam focus and arc. A pole mismatch occurs and the hybrid effect is significantly inhibited. Therefore, in the present embodiment, water cooling is performed while securing the arc electrode placement position.
本実施例では、アーク用電極の位置決めは、中空の逆円錐形状の電極ガイドに沿ってアーク用電極を配設固定し、レーザ外周光のその中心軸に対しての角度と、電極の中心軸が同一となるように設定し、そのアーク用電極先端位置は、レーザ光の焦点位置にくるよう、また、この電極はその中心軸の延長線が確実に上記焦点近傍でレーザ光中心軸と交点を結ぶように配置される。因みに、アーク柱は、電極先端部形状に大きく影響を受け、先端部が曲がり角に従った指向性をもって発生する。例えば、図2に示すように、先端が曲げられた電極から発生するアーク柱は指向性を有し、アーク柱は、レーザ光の誘導性との力関係で強い方にアークの極点が形成される。 In this embodiment, the arc electrode is positioned by fixing the arc electrode along a hollow inverted conical electrode guide, the angle of the laser peripheral light with respect to its central axis, and the central axis of the electrode. Are set to be the same, so that the arc electrode tip position is at the focal position of the laser beam, and this electrode ensures that the extension of the central axis intersects the laser beam central axis near the focal point. It is arranged to tie. Incidentally, the arc column is greatly influenced by the shape of the electrode tip, and the tip is generated with directivity according to the bending angle. For example, as shown in FIG. 2, an arc column generated from an electrode with a bent tip has directivity, and the arc column has an arc pole formed on the stronger side in relation to the inductivity of laser light. The
図3には、アーク用電極が適切に配設された場合の側面と上方から見た状態を示し、レーザ光の焦点とアーク極点が一致している。図4には、アーク用電極先端が変形していたり位置が不良である場合の側面と上方から見た状態を示し、レーザ光の焦点とアーク極点が一致せず、例え電極先端が焦点近くに存在しても各々独自の位置に発生してしまう。 FIG. 3 shows a side view when the arc electrode is properly disposed and a state seen from above, and the focal point of the laser beam coincides with the arc pole point. FIG. 4 shows a side view when the arc electrode tip is deformed or in a poor position, as viewed from above, and the focal point of the laser beam and the arc pole point do not coincide with each other. Even if they exist, they occur in their own positions.
本発明では、内筒200の内部を通過するレーザ光の、内筒200の中心軸に対する傾斜角度と略一致する傾斜角度をもつ電極ガイド300の傾斜面にアーク用の電極を沿わせて固定しているので、レーザ光角度と一致させてアーク用電極を設定でき、レーザ光とアーク放電作用を最適な形で作用させることができる。 In the present invention, the arc electrode is fixed along the inclined surface of the electrode guide 300 having an inclination angle substantially coincident with the inclination angle of the laser beam passing through the inner cylinder 200 with respect to the central axis of the inner cylinder 200. Therefore, the arc electrode can be set in accordance with the laser beam angle, and the laser beam and the arc discharge action can be operated in an optimum manner.
また、電極ガイドにはアーク用電極固定用の溝を形成し、この溝に電極を挿入、収納させるだけで電極の最適位置決めが可能となる。 Further, the electrode guide can be optimally positioned simply by forming a groove for fixing the arc electrode and inserting and storing the electrode in the groove.
更に、電極を一体的に固定した電極ガイドは、外筒にねじ等による嵌め込み構造とし、軸方向位置可変構造としたため、電極位置を作業内容に応じて最適に設定できる。 Furthermore, since the electrode guide in which the electrodes are integrally fixed has a structure that is fitted into the outer cylinder with a screw or the like and has a variable axial position structure, the electrode position can be optimally set according to the work contents.
電極の冷却を水冷式として冷却効率を向上させることができる。 The cooling efficiency of the electrode can be improved by using a water cooling method.
電極ガイド先端部の小型化は、金属の溶融時に発生するヒューム及びスパッタの電極ガイド侵入を効率的に防止することができる。シールドガスとしての不活性ガスは、この細径ガイド先端から放出されより効果が増す。 The downsizing of the tip portion of the electrode guide can efficiently prevent fume and spatter electrode guide penetration that occur when the metal melts. The inert gas as the shielding gas is released from the tip of the small diameter guide, and the effect is further increased.
内筒200の固定取り付け位置Fよりも若干低い部位の外筒100に形成された開口部130には不活性ガスがガスホース30を介して流入し、流入した不活性ガスは、外筒100と内筒200で形成される空間路であるガスガイド通路を通り、図示矢印Aの如く、ノズルチップ600の開口部620を通る。
An inert gas flows into the opening 130 formed in the outer cylinder 100 at a position slightly lower than the fixed mounting position F of the inner cylinder 200 through the
ノズルチップ600は、レーザ光の焦点位置をワーク上に適正に定めるために用いられ、その先端をワーク上に接続することにより、手動でも安定に適正位置を保つことを可能とし、その材質はワークと接触するのでアーク放電をスムーズに発生させるため電気的絶縁体で構成されているが、自動且つ先端非接触で用いる場合にはアーク放電がスムーズに発生すれば、特に絶縁物である必要はない。ノズルチップ600は、また、溶融点のシールド作用を呈し、シールドガスはこれを通してワーク上に放出される。ノズルチップ600は、更に手動時は作業性(使い易さ)を高め、且応用性の広げるためには其の先端部は可能な限り小さくて小径であることが望ましい。 The nozzle chip 600 is used to properly determine the focal position of the laser beam on the workpiece. By connecting the tip of the nozzle tip 600 to the workpiece, it is possible to maintain the proper position stably even manually. In order to generate arc discharge smoothly, it is made of an electrical insulator, but if it is used automatically and without tip contact, if arc discharge occurs smoothly, there is no need for an insulator. . The nozzle tip 600 also exhibits a melting point shielding action through which the shielding gas is released onto the workpiece. It is desirable that the nozzle tip 600 has a small tip and a small diameter as much as possible in order to further improve the workability (ease of use) during manual operation and to expand the applicability.
図5の模式図を参照すると、溶融加工装置の光ファイバ20の先端部から出射されたレーザ光は、上述の如く、レンズ210及び220から成る光学系を通って集光され、合焦位置に配設されているワークWを照射する。こうしてワークWは、レーザエネルギーにより瞬時に溶融され、溶融されたワーク金属は金属蒸気化され、プラズマ化される。プラズマ化されたガスがアーク用電極500に達すると、既に印加されている直流電圧によりアーク用電極500の先端からアーク放電が発生する。このアークの+極点は、周知のアーク理論から明らかなように、ワークW上の最高温部(レーザ光で溶融している部位)に誘導され確実に位置付けられ、アーク放電は電極先端の円周上の一点から生ずる。 Referring to the schematic diagram of FIG. 5, the laser light emitted from the tip of the optical fiber 20 of the melt processing apparatus is condensed through the optical system composed of the lenses 210 and 220 as described above, and is brought into the in-focus position. Irradiate the arranged work W. In this way, the workpiece W is instantaneously melted by the laser energy, and the melted workpiece metal is vaporized into a plasma. When the plasmaized gas reaches the arc electrode 500, an arc discharge is generated from the tip of the arc electrode 500 by the already applied DC voltage. As is apparent from the well-known arc theory, the positive pole of this arc is guided and positioned reliably at the highest temperature part (the part melted by the laser beam) on the workpiece W, and the arc discharge is caused by the circumference of the electrode tip. Result from one point above.
したがって、本発明では、レーザエネルギーとアーク放電エネルギーの両エネルギーがワークの一点に効率的に集中され、より一層の高温状態が得られ、加工が確実且つ容易となる。 Therefore, in the present invention, both the energy of the laser energy and the arc discharge energy are efficiently concentrated on one point of the workpiece, a higher temperature state is obtained, and the machining is surely and easy.
また、ワーク金属のレーザ光エネルギーの吸収率は、溶融温度が高いほど高くなることが実験的に確認されているので、本発明によれば、相乗効果が得られ、溶接点はきわめて早く溶融されることになり、溶接速度を上げることができる。 In addition, since it has been experimentally confirmed that the absorption rate of the laser light energy of the workpiece metal is higher as the melting temperature is higher, according to the present invention, a synergistic effect is obtained, and the welding point is melted very quickly. Therefore, the welding speed can be increased.
上述実施形態では、レーザとしてYAGレーザを用いているが、高出力レーザであれば他のレーザを用いることができ、例えば、炭酸ガスレーザや半導体レーザを用いることができる。また、不活性ガスとしては、ヘリウムガス等の他の適当な不活性ガスを用いることもできる。 In the above-described embodiment, a YAG laser is used as the laser. However, other lasers can be used as long as they are high-power lasers. For example, a carbon dioxide laser or a semiconductor laser can be used. Further, as the inert gas, other appropriate inert gas such as helium gas can be used.
以上、本発明によるレーザ光とアーク放電を用いた溶融加工装置の好適実施例の構成を詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。 The configuration of the preferred embodiment of the melt processing apparatus using laser light and arc discharge according to the present invention has been described in detail. However, it should be noted that such examples are merely illustrative of the invention and do not limit the invention in any way. Those skilled in the art will readily understand that various modifications and changes can be made according to a specific application without departing from the gist of the present invention.
10 溶融加工装置
20 光ファイバ
30 ガスホース
100 外筒
110、130、620、700 開口部
120 頂部
140 冷却水注水口
150 冷却水室
160 ねじ部
200 内筒
210、220 レンズ
300 電極ガイド
400 電極止め部
500 アーク用電極
600 ノズルチップ
610 ビス止め
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ケースの下方に、前記レーザ光の光路方向と略同一方向の斜面を備え、この斜面に前記電極が取り外し配設固定される電極ガイドが前記筒状のケースに取り外し可能に取り付けられていることを特徴とするレーザ光とアーク放電を用いた溶融加工装置。 Inside the cylindrical case, a laser optical system that squeezes the laser light through the optical system to irradiate and irradiate the work, and a laser optical system that is disposed at a position facing the work and supplies a high voltage for arc discharge. A melt processing apparatus that performs melting and processing by the arc discharge in a state in which the workpiece is melted by irradiation with the laser beam,
Below the case, there is an inclined surface substantially in the same direction as the optical path direction of the laser beam, and an electrode guide to which the electrode is removed and fixed is attached to the cylindrical case so as to be removable. A melt processing apparatus using laser light and arc discharge.
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