JP2007253158A - レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光の照射部における溶接深さの制御を容易にする。
【解決手段】被溶接体Ｗに照射したレーザ光Ｌと、ガス供給ノズル３によってレーザ光Ｌの照射部Ｓに向けて斜めから噴射される活性ガス含有のアシストガスＧとの協働により、被溶接体Ｗの溶接を行うレーザ溶接方法であって、レーザ光Ｌの光軸ＬＳに対するガス供給ノズル３の傾き角度を小さくすることにより、照射部Ｓにおける溶接深さを深くし、光軸ＬＳに対するガス供給ノズル３の傾き角度を大きくすることにより、照射部Ｓにおける溶接深さを浅くすることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザ光とアシストガスとの協働により被溶接体の溶接を行うレーザ溶接方法及びレーザ溶接装置に関する。

従来から、レーザ光の照射部に向けてアシストガスを噴射するレーザ溶接方法やレーザ溶接装置が知られている。そして、この種のレーザ溶接方法やレーザ溶接装置として、被溶接体の材質、板厚、溶接面形状、レーザ強度、レーザ走査速度等の溶接条件に応じて、レーザ光の照射部に噴射するアシストガスの噴射角を最適値になるように変化させる方法や装置がある（特許文献１参照）。この従来のレーザ溶接方法やレーザ溶接装置では、レーザ溶接部の均質性や溶接ビードの均一化を目的にしている。

特開平５−２０８２９１号公報

レーザ光は単一波長で位相差が無いため、集光レンズによって極めて小さな点に集光して高密度のエネルギーとなる。レーザ溶接では、集光された高エネルギー密度の熱源を利用するため、溶接を高速で行うことが可能であるが、レーザ強度やレーザ走査速度を変化させなければレーザ光による溶接深さを変化させることは難しく、溶接深さの制御が容易ではなかった。

本発明は、レーザ光の照射部における溶接深さを容易に制御できるレーザ溶接方法及びレーザ溶接装置を提供することを目的とする。

本発明は、被溶接体に照射したレーザ光と、ガス供給ノズルによってレーザ光の照射部に向けて斜めから噴射される活性ガス含有のアシストガスとの協働により、被溶接体の溶接を行うレーザ溶接方法であって、レーザ光の光軸に対するガス供給ノズルの傾き角度を小さくすることにより、照射部における溶接深さを深くし、光軸に対するガス供給ノズルの傾き角度を大きくすることにより、照射部における溶接深さを浅くすることを特徴とする。

発明者は、ガス供給ノズルによって、活性ガス含有のアシストガスをレーザ光の照射部に向けて斜めから噴射する場合に、レーザ光の光軸に対するガス供給ノズルの傾き角度が小さいほど溶接深さが深くなり、レーザ光の光軸に対するガス供給ノズルの傾き角度が大きいほど溶接深さが浅くなることを知見し、その知見をもとに本発明に係るレーザ溶接方法を創作した。そして、このレーザ溶接方法によれば、レーザ強度やレーザ走査速度を変更することなく、レーザ光の光軸に対するガス供給ノズルの傾き角度を変化させることで、レーザ光の照射部の溶接深さを容易に制御することができる。

また、本発明に係るレーザ溶接装置は、被溶接体にレーザ光を照射するレーザヘッドと、レーザヘッドに取り付けられ、レーザ光の光軸を含む平面上で傾動し、且つレーザ光の照射部に向けて斜めから、不活性ガスと活性ガスとを混合させたアシストガスを噴射するガス供給ノズルと、ガス供給ノズルを所定の傾き角度となる位置まで可動させるノズルアクチュエータと、照射部の溶接深さを深くする場合、光軸に対するガス供給ノズルの傾き角度が小さくなるようにガス供給ノズルを可動させ、溶接深さを浅くする場合、光軸に対するガス供給ノズルの傾き角度が大きくなるようにガス供給ノズルを可動させる傾き角信号をノズルアクチュエータに出力するノズル制御部とを有することを特徴とする。

このレーザ溶接装置において、ノズル制御部は、光軸に対するガス供給ノズルの傾き角度が小さくなるようにガス供給ノズルを可動させる傾き角信号をノズルアクチュエータに出力し、ノズルアクチュエータは、入力された傾き角信号に基づいてガス供給ノズルの傾き角度が小さくなるようにガス供給ノズルを可動させる。所定の傾き角度になったガス供給ノズルは、レーザ光の照射部に向けて斜めからアシストガスを噴射し、その結果として照射部における溶接深さが深くなる。一方で、ノズル制御部は、光軸に対するガス供給ノズルの傾き角度が大きくなるようにガス供給ノズルを可動させる傾き角信号をノズルアクチュエータに出力し、ノズルアクチュエータは、入力された傾き角信号に基づいてガス供給ノズルの傾き角度が大きくなるようにガス供給ノズルを可動させる。所定の傾き角度になったガス供給ノズルは、レーザ光の照射部に向けて斜めからアシストガスを噴射し、その結果として照射部における溶接深さが浅くなる。このように、本発明に係るレーザ溶接装置によれば、溶接深さを深くする場合には、レーザ光の光軸に対するガス供給ノズルの傾き角度が小さくなるようにガス供給ノズルを傾動させ、溶接深さを浅くする場合には、レーザ光の光軸に対するガス供給ノズルの傾き角度が大きくなるようにガス供給ノズルを傾動させることができるため、レーザ強度やレーザ走査速度を変更することなく、照射部の溶接深さを容易に制御することができる。

また、本発明に係るレーザ溶接装置は、被溶接体を支持するワーク支持台と、レーザ光が被溶接体に沿って走査するように、レーザヘッドとワーク支持台とを相対的に移動させるレーザ走査部と、ノズル制御部にガス供給ノズルの目標傾き角度を入力させる操作部と、ガス供給ノズルの傾き角度を検出する傾き角検出部とを更に備え、ノズル制御部は、操作部から出力された目標傾き角度と傾き角検出部によって検出された傾き角度との偏差を演算し、偏差を有する場合には、偏差が小さくなるようにガス供給ノズルを可動させる補正信号をノズルアクチュエータに出力すると好適である。このレーザ溶接装置では、レーザ溶接時において、レーザ光の光軸に対するガス供給ノズルの傾き角度が目標傾き角度からずれても自動的に補正されるため、レーザ光の照射部の溶接深さが、目標となる深さからズレ難くなり、溶接精度が向上する。

また、ノズルアクチュエータは、光軸を含む平面に対し直交する回転軸線回りにガス供給ノズルを傾動させる傾動サーボモータを有し、サーボモータは、ノズル制御部から出力された補正信号に基づいて、ガス供給ノズルを傾動させると好適である。レーザ光の光軸に対するガス供給ノズルの傾き角度が目標傾き角度からズレた場合の自動補正を、光軸に直交する一つの回転軸線回りにガス供給ノズルを傾動させることで実行できるため、自動補正のための演算を行うノズル制御部の負荷が軽減される。

本発明によれば、レーザ光の照射部における溶接深さを容易に制御できる。

以下、図面を参照して本発明に係るレーザ溶接装置の好適な実施の形態について詳細に説明をする。

[第１の実施の形態]
（レーザ溶接装置）
図１〜図３に示すように、レーザ溶接装置１Ａは、溶接用熱源としてＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザを用いる溶接装置である。レーザ溶接装置１Ａは、被溶接体としてのステンレス製の板材Ｗに向けてレーザ光Ｌを照射するレーザヘッド２と、レーザ光Ｌの焦点近傍の照射部Ｓに向けて斜めからアシストガス（通称「シールドガス」、「加工ガス」ともいう）Ｇを噴射するガス供給ノズル３とを備える。レーザヘッド２及びガス供給ノズル３は、二枚の板材Ｗが重なる箇所における直線状の接合予定線ＳＳに沿って移動する。

レーザヘッド２は、ケース２ａ内にレーザ発振部２ｂを備える。ＹＡＧレーザは、光励起形の個体レーザであり、レーザ発振部２ｂは、発振波長が１．０６μｍのレーザ光Ｌを出射する。レーザ光Ｌの光軸ＬＳ上には、光学ガラス製の集光レンズ２ｃが配置され、集光レンズ２ｃを透過したレーザ光Ｌは、極めて小さな点に集光される。

なお、以下の説明において、レーザ光Ｌの光軸ＬＳに直交し、且つレーザヘッド２の移動方向に沿った方向をＸ軸方向、Ｘ軸及びレーザ光Ｌの光軸ＬＳに直交する方向をＹ軸方向、レーザ光Ｌの光軸ＬＳに沿った方向をＺ軸方向として説明する

レーザヘッド２のケース２ａには、レーザヘッド２の進行方向に対して後方側に突き出したブラケット２ｄが設けられており、ブラケット２ｄには、第１リニアアクチュエータ４が取り付けられている。第１リニアアクチュエータ４は、サーボモータとサーボモータの出力軸に形成されたボールねじとを有し、ボールねじの回転により、ブラケット２ｄに対してＹ軸方向に直線移動する。第１リニアアクチュエータ４には、第２リニアアクチュエータ５が取り付けられている。第２リニアアクチュエータ５も第１リニアアクチュエータ４と同様のサーボモータ及びボールねじを有し、ボールねじの回転により、第１リニアアクチュエータ４に対してＸ軸方向に直線移動する。第２リニアアクチュエータ５には、第３リニアアクチュエータ６が取り付けられている。第３リニアアクチュエータ６は、サーボモータ及びボールねじと、サーボモータ及びボールねじを収容する筐体６ａと、ボールねじの回転によって、筐体６ａからＺ軸方向に直線移動するロッド６ｂとを有する。

ロッド６ｂの先端には、Ｕ字状のノズルブラケット６ｃが設けられている。図２に示すように、ノズルブラケット６ｃには、ガス供給ノズル３を挟むようにして左右一対の側壁６ｆ，６ｇが設けられ、各側壁６ｆ，６ｇには軸受け６ｄ，６ｅが組込まれており、一対の軸受け６ｄ，６ｅには、ガス供給ノズル３から突出している一対の軸部３ａ，３ｂが支持される。軸部３ａ，３ｂは、ガス供給ノズル３の基端３ｃの近傍に設けられると共に、レーザ光Ｌの光軸ＬＳを含む平面ＰＬに対して直交して延在する。ガス供給ノズル３の管軸線ＮＳは、光軸ＬＳを含む平面ＰＬ上に位置し、ガス供給ノズル３は、光軸ＬＳを含む平面ＰＬ上で、回転軸線Ｃを中心に傾動する。

ノズルブラケット６ｃの一方の側壁６ｆには、傾動サーボモータ８が固定されている。傾動サーボモータ８のシャフトは、減速ギヤを介して一方の軸部３ｂに連結されている。傾動サーボモータ８の駆動によって軸部３ａ，３ｂが回転し、ガス供給ノズル３が傾動する。なお、前述した傾動サーボモータ８及び第１〜第３リニアアクチュエータ４〜６によってノズルアクチュエータ９が構成される。

傾動サーボモータ８には、アブソリュート型のロータリーエンコーダ（傾き角検出部）１１が取り付けられている。ロータリーエンコーダ１１は、軸部３ｂの回転角度に応じて絶対的な２進コード情報を出力することで、軸部３ｂの回転角度（傾き角度）を検出する。アブソリュート型のロータリーエンコーダ１１を採用することで、電源を切って、再度通電しても直ちに軸部３ｂの回転角度を取得できる。

図１及び図２に示すように、ガス供給ノズル３は、閉塞された基端３ｃと、開放された先端３ｄとを有する。さらに、ガス供給ノズル３の周壁には、ガス供給ノズル３内に連通する管継ぎ手部３ｅが設けられ、管継ぎ手部３ｅには、アシストガスを供給するためのホース３ｆが固定されている。アシストガスは、不活性ガスとしてのアルゴンと活性ガスとしての酸素との混合ガスであり、酸素は１０％程度の容量パーセント濃度になっている。圧縮されたアシストガスは、ホース３ｆを介してガス供給ノズル３内に供給され、ガス供給ノズル３の先端３ｄから噴射される。ガス供給ノズル３は、軸部３ａ，３ｂを支点にして回転軸線Ｃ回りに傾動し、レーザ光Ｌの光軸ＬＳに対するガス供給ノズル３の傾き角度α（図５参照）が小さいと、ガス供給ノズル３の管軸線ＮＳは鉛直に近づき、傾き角度α（図５参照）が大きいと、ガス供給ノズル３の管軸線ＮＳは水平に近づく。

図１及び図３に示すように、レーザヘッド２の上端部には、支柱部２ｅを介してマニピュレータ（レーザ走査部）１２の可動アーム部１２ａが固定されている。マニピュレータ１２は、可動アーム部１２ａを移動させることで、レーザヘッド２をＸ軸方向に移動させる。板材Ｗを載せる溶接台（ワーク支持部）１３上には、二枚の板材Ｗを重ね合わせた状態で載せられる。レーザヘッド２は、二枚の板材Ｗが重なる箇所における直線状の接合予定線ＳＳに向けてレーザ光Ｌを照射し、マニピュレータ１２の作動によって溶接台１３上で直線的に移動する。このレーザヘッド２の移動に伴い、レーザ光Ｌの照射部Ｓは、接合予定線ＳＳに沿って走査される。そして、レーザ光Ｌの照射部Ｓが通過した後には、レーザ溶接部ＬＪが形成される。

図３に示すように、レーザ溶接装置１Ａは、バスを介して接続されたＣＰＵ１４、ＲＯＭ１６及びＲＡＭ１７等によって構成される主制御処理部１８を有する。ＣＰＵ１４は、マニピュレータ１２、レーザ発振部２ｂ、第１〜第３リニアアクチュエータ４〜６の各サーボモータ、傾動サーボモータ８及びロータリーエンコーダ１１に有線もしくは無線によって信号送受信可能に接続されている。ＣＰＵ１４は、レーザ溶接装置１Ａ全体の動作制御を行い、特に、レーザ光Ｌの照射強度及びレーザ走査速度を制御するレーザ走査制御部１４ａと、ガス供給ノズル３の可動を制御するノズル制御部１４ｂとを有する。レーザ走査制御部１４ａは、レーザ発振部２ｂに対してレーザ光Ｌの照射強度を設定する照射強度設定信号及びレーザ光Ｌの照射開始と停止に関するＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、さらに、マニピュレータ１２に対してレーザ走査速度を設定する速度設定信号、レーザ走査開始信号及びレーザ走査停止信号を出力する。また、ノズル制御部１４ｂは、第１〜第３リニアアクチュエータ４〜６の各サーボモータ及び傾動サーボモータ８にガス供給ノズル３を可動させる傾き角信号及び補正信号を出力する。なお、ＣＰＵ１４は、ガス供給ノズル３に供給されるアシストガスの流路を開閉する制御弁（図示省略）にも信号送受信可能に接続されており、制御弁に対する開閉信号をも出力する。

ＣＰＵ１４には、操作部としてのタッチパネル１９が信号送受信可能に接続されている。タッチパネル１９の液晶画面上には、レーザ溶接の初期条件やレーザ溶接の開始を指示するためタッチ部が表示されている。タッチパネル１９は、液晶画面上における作業者の指が触れた位置を検出し、その位置情報に基づく初期設定信号を出力する。ＣＰＵ１４には、タッチパネル１９から出力された初期設定信号が入力され、ＣＰＵ１４は、初期設定信号に応じた制御を実行するために、レーザヘッド２、マニピュレータ１２、ノズルアクチュエータ９に対して各種信号を出力する。

（レーザ溶接方法）
レーザ溶接装置１Ａを用いたレーザ溶接方法について説明する。レーザ溶接を行う場合には、図１に示すように、レーザヘッド２から照射されるレーザ光Ｌの照射部Ｓを板材Ｗの接合予定線ＳＳに合わせ、その照射部Ｓを、接合予定線ＳＳに沿って所定の速度で移動させることでレーザ走査を行う。また、レーザ走査と共に、レーザ光Ｌの照射部Ｓに向けてガス供給ノズル３からアシストガスＧを噴射させ、照射部Ｓの周囲に一定の雰囲気を作り出す。一定の雰囲気が形成されることにより、照射部Ｓでの溶接状態は一定に保たれ、溶接精度が向上する。特に、アシストガスＧが酸素を含有している場合、照射部Ｓにおける板材Ｗの溶融部分には、酸化物膜が形成される。酸化物膜の形成によってレーザ光Ｌが吸収され易くなり、照射部Ｓにおける溶接深さを深くし易くなる。このように、レーザ光ＬとアシストガスＧとの協働により、板材Ｗに対するレーザ溶接が行われる。

また、本発明に係る発明者は、レーザ光Ｌの光軸ＬＳに対するガス供給ノズル３の傾き角度が小さければ溶接深さが深くなり、大きければ浅くなるという相関関係を知見した。例えば、図５及び図６に示すように、傾き角度αが“３０°”の場合の溶接深さ“ｄ１”に対して、傾き角度αが“６０°”の場合の溶接深さ“ｄ２”は、約１／２であり、傾き角度αが“６０°”の場合の方が浅くなる。そして、本実施形態に係るレーザ溶接方法では、この相関関係に基づき、照射部Ｓにおいて溶接深さを“ｄ１”にする場合には、レーザ光Ｌの光軸ＬＳに対するガス供給ノズル３の傾き角度αを“３０°”にし、照射部Ｓにおける溶接深さを“ｄ１”よりも浅い“ｄ２”にする場合には、ガス供給ノズル３の傾き角度αを“６０°”にすることで溶接深さの制御を行う。

このレーザ溶接方法によれば、レーザ光Ｌの照射強度やレーザ走査速度を一定に保ったまま、照射部Ｓにおける溶接深さを変更することができる。その結果として、ＣＰＵ１４は、照射部Ｓの溶接深さを変更する場合に、ノズルアクチュエータ９のみに対する設定変更のための演算処理で足り、レーザヘッド２やマニピュレータ１２に対するレーザ光Ｌの照射強度やレーザ走査速度の設定変更のための演算処理が不要となり、演算処理のプログラムが簡略化されてＣＰＵ１４の負荷が軽減され、照射部Ｓにおける溶接深さの制御が容易になる。

続いて、図１〜図３、図５及び図７を参照してレーザ溶接の開始から終了までの手順を説明する。作業者は、タッチパネル１９を用いて、例えば、溶接深さ“ｄ１”のレーザ溶接を開始する操作を行う。すると、タッチパネル１９から目標傾き角度として“３０°”に対応する目標傾き角信号及び溶接条件を設定する初期設定信号が出力され、目標傾き角信号及び初期設定信号がＣＰＵ１４に入力される（Ｓ１）。ＣＰＵ１４のノズル制御部１４ｂは、タッチパネル１９から出力された目標傾き角信号に基づいて、ノズルアクチュエータ９に傾き角信号を出力する（Ｓ２）。すると、ノズルアクチュエータ９が作動し、ガス供給ノズル３の先端３ｄを照射部Ｓに指向させ、且つ、レーザ光Ｌの光軸ＬＳに対して“３０°”の傾き角度αとなる初期設定位置までガス供給ノズル３を可動させる（Ｓ３）。ノズルアクチュエータ９は、初期設定位置でガス供給ノズル３の傾動を停止させ、その位置でガス供給ノズル３を保持する。

その後、ＣＰＵ１４のレーザ走査制御部１４ａは、タッチパネル１９から出力された初期設定信号に基づいて、レーザ発振部２ｂに対して、レーザ光Ｌの照射強度を設定する照射強度設定信号及びレーザ光Ｌの照射を開始させるＯＮ信号を出力し、マニピュレータ１２に対してレーザ走査速度を設定する速度設定信号及びレーザ走査開始信号を出力する。さらに、ＣＰＵ１４は、ガス供給ノズル３からアシストガスを噴射させるために、制御弁（図示省略）に開信号を出力する（Ｓ４）。レーザヘッド２のレーザ発振部２ｂは、照射強度設定信号及びＯＮ信号が入力されると、照射強度設定信号に応じた照射強度でレーザ光Ｌの照射を行う。さらに、マニピュレータ１２は、速度設定信号及びレーザ走査開始信号が入力されると、速度設定信号に基づく定速度で、レーザ走査を開始する。さらに、制御弁は、開信号が入力されるとアシストガスの流路を開放し、ガス供給ノズル３からアシストガスを噴射させる。

レーザ走査の開始後、ＣＰＵ１４のノズル制御部１４ｂは、ロータリーエンコーダ１１から出力されるガス供給ノズル３の傾き角度に関する情報を取得し（Ｓ５）、取得した傾き角度と目標傾き角度“３０°”との差の絶対値である偏差を演算する（Ｓ６）。その後、ＣＰＵ１４は、板材Ｗの接合予定線ＳＳの終点に達したか否かによって、溶接終了条件の成否を判定する（Ｓ７）。溶接終了条件が不成立の場合、ＣＰＵ１４は、ステップ６で演算した偏差が所定の範囲に含まれるか否かを判定し、所定の範囲外であれば偏差有りと判定し、所定の範囲内であれば偏差無しと判定する。

偏差無しと判定する場合には、ステップ５に戻り、再度、ロータリーエンコーダ１１から出力されるガス供給ノズル３の傾き角度αに関する情報を取得する。一方、偏差有りと判定する場合、ＣＰＵ１４のノズル制御部１４ｂは、偏差が“０”に近づくように、ガス供給ノズル３を傾動させるための補正信号を傾動サーボモータ８に対して出力する（Ｓ９）。傾動サーボモータ８は、補正信号に基づいて駆動し、ガス供給ノズル３を傾動させる。その後、ステップ５に戻り、再度、ロータリーエンコーダ１１から出力されるガス供給ノズル３の傾き角度αに関する情報を取得する。

レーザ溶接装置１Ａは、レーザ走査中において、ステップ５〜ステップ１０までの各処理を繰り返し実行し、ガス供給ノズル３の傾き角度αが目標傾き角度からズレている場合には、ＣＰＵ１４が傾動サーボモータ８に対して補正信号を出力し、ガス供給ノズル３を傾動させて自動的に補正する（図４参照）。そして、レーザ光Ｌの照射部Ｓが板材Ｗの接合予定線ＳＳの終端まで達すると、ＣＰＵ１４のレーザ走査制御部１４ａは、溶接終了条件が成立すると判定し（Ｓ７）、レーザ発振部２ｂに対して、レーザ光Ｌの照射を停止させるＯＦＦ信号を出力し、マニピュレータ１２に対してレーザ走査停止信号を出力する。さらに、アシストガスＧの噴射を停止するために、制御弁（図示省略）に閉信号を出力する。レーザ発振部２ｂは、ＯＦＦ信号が入力されると、レーザ光Ｌの照射を停止し、マニピュレータ１２は、レーザ走査停止信号が入力されるとレーザヘッド２の移動を停止させてレーザ走査を停止する。さらに、制御弁は、閉信号が入力されると、アシストガスＧの流路を閉鎖してアシストガスＧの噴射を停止させる（Ｓ１１）。レーザ光Ｌの照射停止、レーザ走査停止及びアシストガスの噴射停止によってレーザ溶接は終了する。

レーザ溶接装置１Ａによれば、レーザ光Ｌの照射部Ｓにおける溶接深さを深くする場合には、レーザ光Ｌの光軸ＬＳに対するガス供給ノズル３の傾き角度αが小さくなるようにガス供給ノズル３を傾動させ、溶接深さを浅くする場合には、レーザ光Ｌの光軸ＬＳに対するガス供給ノズル３の傾き角度αが大きくなるようにガス供給ノズル３を傾動させることができるため、レーザ強度や溶接速度を変更することなく、照射部Ｓの溶接深さを容易に制御することができる。

また、レーザ溶接時において、レーザ光Ｌの光軸ＬＳに対するガス供給ノズル３の傾き角度αが目標傾き角度からずれても自動的に補正されるため、レーザ光Ｌの照射部Ｓの溶接深さが目標となる深さからズレ難くなり、溶接精度が向上する。特に、レーザ光Ｌの光軸ＬＳに対するガス供給ノズル３の傾き角度αが目標傾き角度からズレた場合の自動補正を、傾動サーボモータ８のみを駆動して、光軸ＬＳを含む平面ＰＬに対し直交する一つの回転軸線Ｃ回りにガス供給ノズル３を傾動させることで実行できるため、自動補正のための演算を行うＣＰＵ１４の負荷が軽減される。

[第２の実施の形態]
第２の実施形態に係るレーザ溶接装置１Ｂは、図１〜図４に示す第１の実施形態に対して、レーザヘッド２が固定アーム部２２に取り付けられている点及びマニピュレータ１２の代わりに送り装置２１を有する点で異なる。そこで、送り装置２１を中心に説明し、その他の構成は、第１の実施形態と同一の符号を記して説明を省略する。

図８に示すように、送り装置２１は、板材Ｗを載せる溶接用送り台（ワーク支持台）２１ａと、溶接用送り台２１ａを一定速度で直線移動させる送り台駆動部（レーザ走査部）２１ｂとを有する。送り台駆動部２１ｂは、ＣＰＵ１４に信号送受信可能に接続されている。ＣＰＵ１４から出力されたレーザ走査開始信号が送り台駆動部２１ｂに入力されると、送り台駆動部２１ｂは、レーザヘッド２に対して溶接用送り台２１ａを相対的に移動させる。レーザ溶接装置１Ｂでは、レーザヘッド２の代わりに、溶接用送り台２１ａを移動させることで、レーザ走査を行う。

本発明は、上記の各実施形態に限定されない。例えば、溶接用熱源としてＣＯ_２レーザを用いても良い。また、傾き角検出部は、アブソリュート型のロータリーエンコーダに限定されず、インクリメンタル型のロータリーエンコーダやポテンショメータであってもよく、操作部はタッチパネルに限定されず、押しボタンスイッチやロータリースイッチ等を備えた操作パネルであってもよい。

本発明に係るレーザ溶接装置の第１実施形態を示す斜視図である。 図１のII−II線に沿った断面図である。 レーザ溶接装置のブロック図である。 ガス供給ノズルの傾き角度のズレを自動補正する主構成要素を示すブロック図である。 レーザ光の光軸に対するガス供給ノズルの傾き角度を示し、（ａ）は傾き角度“３０°”の場合を示す図であり、（ｂ）は傾き角度“６０°”の場合を示す図である。 レーザ光の光軸に対するガス供給ノズルの傾き角度に対するレーザ光の照射部における溶接深さを示し、（ａ）は傾き角度“３０°”の場合を示す図であり、（ｂ）は傾き角度“６０°”の場合を示す図である。 レーザ溶接の手順を示すフローチャートである。 本発明に係るレーザ溶接装置の第２実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ…レーザ溶接装置、２…レーザヘッド、３…ガス供給ノズル、８…傾動サーボモータ、９…ノズルアクチュエータ、１１…ロータリーエンコーダ（傾き角検出部）、１２…マニピュレータ（レーザ走査部）、１３…溶接台（ワーク支持台）、１４…ＣＰＵ、１４ｂ…ノズル制御部、１９…タッチパネル（操作部）、２１…送り装置、２１ａ…溶接用送り台（ワーク支持部）、２１ｂ…送り台駆動部（レーザ走査部）、Ｗ…板材（被溶接体）、Ｌ…レーザ光、ＬＳ…光軸、Ｓ…照射部、Ｇ…アシストガス、ＰＬ…平面、Ｃ…回転軸。

Claims (4)

1. 被溶接体に照射したレーザ光と、ガス供給ノズルによって前記レーザ光の照射部に向けて斜めから噴射される活性ガス含有のアシストガスとの協働により、前記被溶接体の溶接を行うレーザ溶接方法であって、
   前記レーザ光の光軸に対する前記ガス供給ノズルの傾き角度を小さくすることにより、前記照射部における溶接深さを深くし、前記光軸に対する前記ガス供給ノズルの傾き角度を大きくすることにより、前記照射部における溶接深さを浅くすることを特徴とするレーザ溶接方法。
2. 被溶接体にレーザ光を照射するレーザヘッドと、
   前記レーザヘッドに取り付けられ、前記レーザ光の光軸を含む平面上で傾動し、且つ前記レーザ光の照射部に向けて斜めから、不活性ガスと活性ガスとを混合させたアシストガスを噴射するガス供給ノズルと、
   前記ガス供給ノズルを所定の傾き角度になるまで可動させるノズルアクチュエータと、
   前記照射部の溶接深さを深くする場合、前記光軸に対する前記ガス供給ノズルの傾き角度が小さくなるように前記ガス供給ノズルを可動させ、前記溶接深さを浅くする場合、前記光軸に対する前記ガス供給ノズルの傾き角度が大きくなるように前記ガス供給ノズルを可動させる傾き角信号を前記ノズルアクチュエータに出力するノズル制御部とを有することを特徴とするレーザ溶接装置。
3. 前記被溶接体を支持するワーク支持台と、
   前記レーザ光が前記被溶接体に沿って走査するように、前記レーザヘッドと前記ワーク支持台とを相対的に移動させるレーザ走査部と、
   前記ノズル制御部に前記ガス供給ノズルの目標傾き角度を入力させる操作部と、
   前記ガス供給ノズルの前記傾き角度を検出する傾き角検出部と、を更に備え、
   前記ノズル制御部は、前記操作部から出力された前記目標傾き角度と前記傾き角検出部によって検出された前記傾き角度との偏差を演算し、前記偏差を有する場合には、前記偏差が小さくなるように前記ガス供給ノズルを可動させる補正信号を前記ノズルアクチュエータに出力することを特徴とする請求項２記載のレーザ溶接装置。
4. 前記ノズルアクチュエータは、前記光軸を含む平面に対し直交する回転軸線回りに前記ノズルアクチュエータを傾動させる傾動サーボモータを有し、前記傾動サーボモータは、前記ノズル制御部から出力された前記補正信号に基づいて、前記ガス供給ノズルを傾動させることを特徴とする請求項３記載のレーザ溶接装置。

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