JP2015217408A - レーザ溶接用ノズル及びシールドガスガイド部材 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接部に向けてシールドガスを良好に噴射できるレーザ溶接用ノズルの提供
【解決手段】 レーザ溶接用ノズル３は、レーザ光を通過させる筒状のインナーノズル４と、インナーノズル４の周囲を覆うノズルカバー５と、ノズルカバー５の先端に装着されたトップノズル６と、を備える。インナーノズル４とノズルカバー５の間には、シールドガスを通過させる環状のガス経路５２が規定され、トップノズル６にはノズル孔Ｎ１が形成されている。レーザ光はインナーノズル４の内部空間を通過してトップノズル６のノズル孔Ｎ１から出射され、シールドガスはガス経路５２を通過してトップノズル６のノズル孔Ｎ１から噴射される。ノズル孔Ｎ１の先端部位は、その内径が先端に向かうに従い漸増するテーパ状に形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、シールドガスを吹き付けながらレーザ光を金属材料に照射して溶接を行うレーザ溶接用ノズル、及びシールドガスを溶接箇所に導くためのシールドガスガイド部材に関する。

レーザ溶接を行う際には、溶接部の酸化を防止するためにシールドガスを吹き付けながらレーザ光を照射するのが一般的である。溶接部にシールドガスを吹き付ける方法としては、サイドノズル方法と呼ばれるものと、ノズル内シールド工法と呼ばれるものが提案されている。サイドノズル方法では、レーザ光を出射するレーザ溶接用ノズルとは別途に設けられたサイドノズルからシールドガスが噴射され、サイドノズルはレーザ溶接用ノズルに追随して移動しながら溶接部に向けてシールドガスを噴射する。一方、ノズル内シールド工法では、レーザ溶接用ノズルにシールドガスが供給され、レーザ溶接用ノズルのノズル孔からレーザ光が照射されると共にシールドガスが噴射される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−２１５８０１号公報

従来のサイドノズル方法では、溶接部材が複雑な立体形状を有する場合等においては、サイドノズルが溶接部材と干渉してしまい、溶接部に向けて適切にシールドガスを噴射させることが難しいという問題があった。

また、従来のノズル内シールド工法では、十分なシールド範囲を確保できず、溶接部の酸化を良好に防止がすることができないという問題があった。

本発明の目的は、溶接部に向けてシールドガスを良好に噴射できるレーザ溶接用ノズル及びシールドガスガイド部材を提供することである。

本発明の請求項１に記載のレーザ溶接用ノズルは、溶接部材にレーザ光を照射して溶接を行うレーザ溶接用ノズルであって、レーザ光を通過させる筒状のインナーノズルと、前記インナーノズルの周囲を覆うノズルカバーと、前記ノズルカバーの先端に装着されたトップノズルと、を備え、前記インナーノズルと前記ノズルカバーの間には、シールドガスを通過させる環状のガス経路が規定され、前記トップノズルにはノズル孔が形成され、レーザ光は前記インナーノズルの内部空間を通過して前記トップノズルの前記ノズル孔から出射され、シールドガスは前記環状のガス経路を通過して前記トップノズルの前記ノズル孔から噴射され、前記ノズル孔の先端部位は、その内径が先端に向かうに従い漸増するテーパ状に形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載のレーザ溶接用ノズルは、前記ノズルカバーには、外部からのシールドガスを前記ガス経路に供給するためのガス供給孔が形成され、前記ガス供給孔の中心軸は、前記ノズル孔の先端に向かうに従い前記ガス経路の中心軸に近づく方向に傾斜すると共に、前記ノズルカバーの外周面の接線に対して傾斜していることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載のレーザ溶接用ノズルは、前記インナーノズルの基端側開口部を覆う遮蔽プレートを更に備え、前記インナーノズルの内部にはブロック部材が配設され、前記ブロック部材には前記レーザ光を通過させるための貫通孔が形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載のレーザ溶接用ノズルは、前記トップノズルのレーザ溶接用ノズル進行方向後方側壁部には、前記ノズル孔と外部とを連通させる補助ノズル孔が形成され、前記ノズル孔に供給されたシールドガスの一部は、前記補助ノズル孔からレーザ溶接用ノズル進行方向後方へ向けて噴射されることを特徴とする。

本発明の請求項５に記載のレーザ溶接用ノズルは、前記トップノズルの外面には、レーザ溶接用ノズル進行方向後方に向けてシールドガスを噴射するための補助ノズルが取り付けられていることを特徴とする。

本発明の請求項６に記載のレーザ溶接用ノズルは、前記ガス経路及び前記ノズル孔の少なくとも何れか一方には、螺旋状に延びるガイドが設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項７に記載のシールドガスガイド部材は、第１溶接部材の上面に第２溶接部材をすみ肉継手でレーザ溶接する際に、溶接位置にシールドガスを導くシールドガスガイド部材であって、前記第２溶接部材との間に隙間を空けて前記第１溶接部材の上面に載置される押さえ部材と、前記第１溶接部材を下方から支持するベース部材と、を備え、前記押さえ部材の下面周縁部には第１凹部が形成され、前記第１凹部の周縁部には前記隙間に連通する複数の第２凹部が形成され、前記ベース部材には前記第１凹部に連通するガス経路が形成され、前記ガス経路に供給されたシールドガスは、前記第１凹部及び前記複数の第２凹部を介して前記隙間に供給されることにより、前記溶接位置に導かれることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載のレーザ溶接用ノズルによれば、ノズル孔の先端部位は、その内径が先端に向かうに従い漸増するテーパ状に形成されているので、ノズル孔から噴射されるシールドガスによるシールド範囲を広げることができ、溶接部の酸化を良好に防止することができる。また、外部からのシールドガスは、環状のガス経路を介してノズル孔に供給されるので、ガス経路を通過する間に整流され、ノズル孔の内壁に沿って流れやすくなり、シールド範囲をより広げることができる。

本発明の請求項２に記載のレーザ溶接用ノズルによれば、ガス供給孔の中心軸はノズル孔の先端に向かうに従いガス経路の中心軸に近づく方向に傾斜しているため、ノズル孔へ向けたシールドガスの供給をスムーズに行うことができる。また、ガス供給孔の中心軸はノズルカバーの外周面の接線に対して傾斜しているため、シールドガスはガス経路の周方向に沿って螺旋状に流れ、ノズル孔から噴射されたシールドガスが周囲に広がりやすくなり、シールド範囲を広げることができる。

本発明の請求項３に記載のレーザ溶接用ノズルによれば、インナーノズルの基端側開口部を覆う遮蔽プレートを備えるので、インナーノズルの内部空間がクロスジェット空間から隔離され、クロスジェット空間を流れるクロスジェット気流によってシールドガスが巻き込まれるのを防止でき、シールドガスをノズル孔から確実に噴射することができる。また、インナーノズルの内部にはブロック部材が配設されているので、仮にスパッタが内部に侵入しても、スパッタはブロック部材に遮られて遮蔽プレートへの到達が阻止される。更に、ブロック部材にはレーザ光を通過させるための貫通孔が形成されているので、レーザ光によりブロック部材が破損することがない。また、レーザ光は貫通孔を通過するので、スパッタがブロック部材に付着しても、レーザ光の照射には影響しない。

本発明の請求項４に記載のレーザ溶接用ノズルによれば、トップノズルのレーザ溶接用ノズル進行方向後方側壁部には補助ノズル孔が形成されているので、ノズル孔に供給されたシールドガスの一部は補助ノズル孔からノズル進行方向後方へ向けて噴射されることにより、ノズル進行方向後方側におけるシールド範囲を広げることができ、より良好に溶接部の酸化を防止できる。

本発明の請求項５に記載のレーザ溶接用ノズルによれば、トップノズルの外面には、レーザ溶接用ノズル進行方向後方に向けてシールドガスを噴射するための補助ノズルが取り付けられているので、補助ノズルからシールドガスを噴射させることにより、ノズル進行方向後方側におけるシールド範囲を広げることができ、より良好に溶接部の酸化を防止できる。

本発明の請求項６に記載のレーザ溶接用ノズルによれば、ガス経路及びノズル孔の少なくとも何れか一方には、螺旋状に延びるガイドが設けられているので、ガイドに沿って螺旋状に流れ、ノズル孔から噴射されたシールドガスが周囲に広がりやすくなり、シールド範囲を広げることができる。

本発明の請求項７に記載のシールドガスガイド部材によれば、第１溶接部材の上面に第２溶接部材をすみ肉継手でレーザ溶接する際に、押さえ部材が第２溶接部材との間に隙間を空けて第１溶接部材の上面に載置され、この隙間にシールドガスが導かれるので、シールドガスを溶接位置へ効率的に供給できる。また、押さえ部材の周縁部には第１凹部が形成され、第１凹部の周縁部には複数の第２凹部が形成され、シールドガスはこれら複数の第２凹部を介して隙間に供給されるので、隙間全体に渡ってシールドガスを供給することができ、ひいては第１溶接部材と第２溶接部材との溶接箇所全体に均一にシールドガスを供給することができる。

本発明の第１実施形態に係るレーザ溶接用ノズルを有するレーザ溶接ヘッドを示す正面図。 図１に示すレーザ溶接用ノズルを示す正面図。 図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線断面図。 図３に示すレーザ溶接用ノズルの分解図。 図２に示すレーザ溶接用ノズルの断面斜視図。 図２のＶＩーＶＩ線断面図。 本発明の第２実施形態に係るレーザ溶接用ノズルを示す側面図。 図７のＶＩＩＩ―ＶＩＩＩ線断面斜視図。 本発明の第３実施形態に係るレーザ溶接用ノズルを示す断面図。 本発明の第４実施形態に係るシールドガスガイド部材を示す断面斜視図。 図１０に示すシールドガスガイド部材が備える押さえ部材の底面図。 図１１のＸＩＩ―ＸＩＩ線断面図。 図１１のＸＩＩＩ―ＸＩＩＩ線断面図。 図１１に示す押さえ部材の分解斜視図。 本発明の変形例に係るレーザ溶接用ノズルが備えるインナーノズルを示す断面斜視図。 本発明の変形例に係るレーザ溶接用ノズルが備えるトップノズルを示す断面斜視図。

［第１実施形態］
以下、添付図面を参照して、本発明の第１実施形態に係るレーザ溶接用ノズルについて説明する。図１は、本実施形態に係るレーザ溶接用ノズルを有するレーザ溶接ヘッドを示している。

図１を参照して、レーザ溶接ヘッド１は、ヘッド本体２と、ヘッド本体２の先端側（下側）に着脱自在に装着されるレーザ溶接用ノズル３と、を備える。ヘッド本体２にはレーザ光を集光する集光レンズ（図示せず）や集光レンズを保護するための保護レンズ等（図示せず）が支持されている。レーザ溶接用ノズル３にはノズル孔Ｎ１が設けられ、このノズル孔Ｎ１からは集光レンズにより集光されたレーザ光が出射されると共に、シールドガス供給装置（図示せず）から供給されたシールドガスが噴射される。シールドガスとしては、例えば窒素やアルゴンガス等が用いられる。また、ヘッド本体２とレーザ溶接用ノズル３の間には、クロスジェット気流の通過経路であるクロスジェット空間Ｓが設けられている。

図２〜図４を参照して、レーザ溶接用ノズル３は、インナーノズル４と、インナーノズル４の周囲を覆うノズルカバー５と、ノズルカバー５の先端に装着されるトップノズル６と、ノズルカバー５に収容保持される遮蔽プレート７と、を有する。

インナーノズル４は筒状に形成され、その内部空間４１にはブロック部材４２，４３が配設されている。ブロック部材４２，４３の中心部にはレーザ光を通過させるための貫通孔４２ａ，４３ａが形成されている。これらの貫通孔４２ａ，４３ａは、ブロック部材４２，４３がレーザ光と干渉しないように、基端側に位置する貫通孔４２ａの方が、先端側に位置する貫通孔４３ａよりも大径とされている。

ノズルカバー５は、インナーノズル４を収容可能な筒状に形成され、その基端部には径方向外向きに突出する環状の段部５１が形成されている。また、ノズルカバー５は、内部に収容したインナーノズル４の基端側部位の外周面４４がノズルカバー５の内周面と面接触する一方、ノズルカバー５の先端側部位の内径はインナーノズル４の先端側部位の外径よりも幾分大径とされ、これによりインナーノズル４とノズルカバー５との間には先端側が開放された環状の隙間（ガス経路）５２が形成される。

また、ノズルカバー５には、シールドガス供給装置のガス供給管（図示せず）が接続される複数のガス供給孔５３が、周方向に間隔を空けて設けられている。図５及び図６をも参照して、各ガス供給孔５３は、その中心軸Ｃ１が先端（下方）に向かうに従ってレーザ溶接用ノズル３（ガス経路５２）の中心軸Ｃ２に近接する方向に傾斜すると共に、ノズルカバー５の外周面５４の接線Ｔに対して傾斜して延び、ガス経路５２に連通している。

トップノズル６は筒状に形成され、ノズルカバー５の先端に着脱自在に装着される。本実施形態においては、トップノズル６の基端側外周面にネジ溝が形成され、ノズルカバー５の先端側内周面に形成されたネジ溝と螺合するように構成されている。トップノズル６の内部には、上述したレーザ光及びシールドガスを通過させるノズル孔Ｎ１が形成され、このノズル孔Ｎ１は、インナーノズル４の内部空間４１及びガス経路５２に連通している。ノズル孔Ｎ１の先端部位は、その内径が先端に向かうに従い漸増するテーパ状に形成されており、インナーノズル４の内部空間４１、ガス経路５２、及びノズル孔Ｎ１は、全て同軸とされている。

遮蔽プレート７は、ノズルカバー５の段部５１に取り付けられてインナーノズル４の基端側開口部を封止し、インナーノズル４の内部空間４１とレーザ溶接用ノズル３の基端側に位置するクロスジェット空間Ｓ（図１）とを隔離している。遮蔽プレート７は、例えばガラス等の透明部材から形成されている。

かかる構成において、図示しないレーザ発振器から発せられて集光レンズにより集光されたレーザ光は、遮蔽プレート７、インナーノズル４の内部空間４１、及び貫通孔４２ａ，４３ａを通過し、トップノズル６のノズル孔Ｎ１から出射される。また、シールドガス供給装置から供給されたシールドガスは、矢印Ｇ（図５）で示す様に螺旋を描きながら、ガス供給孔５３を介してガス経路５２に流入し、トップノズル６のノズル孔Ｎ１から噴射され、溶接部材Ｗに吹き付けられる。このとき、上述したように、インナーノズル４の内部空間４１は遮蔽プレート７によりクロスジェット空間Ｓから隔離されているため、クロスジェット空間Ｓを流れるクロスジェット気流にシールドガスが吸い込まれるのを防止でき、シールドガスをノズル孔Ｎ１から確実に噴射することができる。なお、クロスジェット気流とは、溶接時に発生するスパッタ等を吹き飛ばすことにより、スパッタ等の集光レンズ（又は集光レンズの先端側に位置する保護レンズ）への付着を防止するものである。

そして、このようにノズル孔Ｎ１からレーザ光とシールドガスを出射／噴射させながらレーザ溶接ヘッド１を溶接方向Ｄ１（レーザ溶接用ノズル進行方向；図１参照）へ移動させることで、溶接部材Ｗにおける溶接が行われる。このとき、レーザ溶接ヘッド１は溶接方向Ｄ１へ所定角度θ（例えば２０°）だけ傾斜させておく。

ここで、溶接部の酸化は溶接後の高温時に溶接部が酸素に触れることで起こるため、良好な酸化防止のためには、いかにシールド範囲を広げられるかがポイントとなる。シールド範囲とは、シールドガスによって酸素を含む外部空気が排除されている範囲をいう。シールド範囲（特に、溶接方向Ｄ１後方側におけるシールド範囲）が広いほど、溶接後における酸素からの遮断時間を長くでき、溶接部の酸化をより良好に防止することができる。また、シールドガスの噴射圧力が高すぎると、溶接部がシールドガスの噴射圧力に負けて溶け込みが生じると共に、周囲の空気が巻き込まれて十分なシールド効果が得られないおそれがあるため、ノズル孔Ｎ１からの噴射圧力は低い方が好ましい。

この点、本実施形態においては、ノズル孔Ｎ１の先端部位をテーパ状に広げているので、ノズル孔Ｎ１から噴射されるシールドガスが周囲に広がり、広いシールド範囲を確保することができる。また、ガス供給孔５３から導入されたシールドガスは、環状のガス経路５２を介してノズル孔Ｎ１に供給されるので、ガス経路５２を通過する間に整流され、ノズル孔Ｎ１の内壁に沿って流れやすくなり、周囲に広がりやすくなる。更に、ガス供給孔５３は、その中心軸Ｃ１が先端に向かうに従ってガス経路５２の中心軸Ｃ２に近接する方向に傾斜しているので、ノズル孔Ｎ１へ向けたシールドガスの供給をスムーズに行うことができる。また、ガス供給孔５３の中心軸Ｃ１はノズルカバー５の外周面５４の接線Ｔに対して傾斜して延びるので、接線Ｔに対して垂直とした場合と異なり、シールドガスはガス経路５２の周方向に沿って螺旋状に流れ、ノズル孔Ｎ１から噴射されたシールドガスが、より周囲に広がりやすくなる。

さらに、レーザ溶接ヘッド１（レーザ溶接用ノズル３）の中心軸Ｃ２を溶接方向Ｄ１へ傾斜させているので、シールドガスはノズル孔Ｎ１から溶接方向Ｄ１後方側（溶接方向Ｄ１と反対側）へ向けて噴射されることになり、溶接方向Ｄ１後方側におけるシールド範囲を広げることができる。また、ガス供給孔５３から供給されたシールドガスは、いったんガス経路５２の内面（インナーノズル４の外周面４３）に当たることで減速されるので、ノズル孔Ｎ１からの噴射圧力を下げることができ、空気の巻き込み等の問題を回避することができる。

また、レーザ溶接用ノズル３の中心軸Ｃ２を傾斜させることにより、溶接時に溶接部材Ｗから跳ね返るスパッタ等はレーザ溶接用ノズル３の内部へ侵入しにくくなる。また、仮にスパッタがノズル孔Ｎ１を介してレーザ溶接用ノズル３の内部へ侵入しても、ブロック部材４２，４３により遮られ、遮蔽プレート７への到達を防止でき、スパッタの付着による遮蔽プレート７の汚染を防止できる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るレーザ溶接用ノズルについて説明する。このレーザ溶接用ノズルは、上述した第１実施形態に係るレーザ溶接用ノズルと略同一の構成を有するが、トップノズルに改良が施されている点で異なる。

より具体的に、図７及び図８を参照して、本実施形態に係るレーザ溶接用ノズル３Ａが備えるトップノズル６Ａには、その溶接方向Ｄ１後方側壁部に複数の補助ノズル孔Ｎ２が上下方向に配列されて形成されている。これらの補助ノズル孔Ｎ２は、先端に向かうに従い外方へ傾斜して延び、ノズル孔Ｎ１と外部とを連通させている。このような構成により、レーザ溶接用ノズル３Ａに供給されたシールドガスの一部は補助ノズル孔Ｎ２から噴射され、その残部は上述したのと同様にノズル孔Ｎ１（ノズル孔Ｎ１の先端）から噴射される。このように、ノズル孔Ｎ１に加えて補助ノズル孔Ｎ２からもシールドガスを噴射させることにより、溶接方向Ｄ１後方側におけるシールド範囲をより広げることができ、溶接部の酸化をより確実に防止できる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るレーザ溶接用ノズルについて説明する。このレーザ溶接用ノズルは、上述した第１実施形態に係るレーザ溶接用ノズルと略同一の構成を有するが、トップノズルに補助ノズルが取り付けられている点で異なる。

より具体的に、図９を参照して、本実施形態に係るレーザ溶接用ノズル３Ｂにおいては、トップノズル６の外面に、溶接方向Ｄ１後方に向けてシールドガスを噴射するための補助ノズル８が取り付けられている。この補助ノズル８には、シールドガス供給装置のガス供給管（図示せず）が接続される接続孔８１が形成されると共に、複数の補助ノズル孔Ｎ３が上下方向に配列されて形成され、各補助ノズル孔Ｎ３は先端に向かうに従い外方へ傾斜して延びている。シールドガス供給装置から補助ノズル８に供給されたシールドガスは、複数の補助ノズル孔Ｎ３から溶接部材へ向けて噴射される。このように、ノズル孔Ｎ１に加えて補助ノズル孔Ｎ３からもシールドガスを噴射させることにより、溶接方向Ｄ１後方側におけるシールド範囲をより広げることができ、溶接部の酸化をより確実に防止できる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係るシールドガスガイド部材について説明する。図１０を参照して、ここでは、環状のフランジ部材（第１溶接部材）Ｗ１の上面に筒状の側壁部材（第２溶接部材）Ｗ２を載置し、フランジ部材Ｗ１と側壁部材Ｗ２とをすみ肉継手により側壁部材Ｗ２の内周に沿ってレーザ溶接する場合を例に説明する。

本実施形態のシールドガスガイド部材９は、ベース部材１０と、平板状の押さえ部材１１と、を備える。ベース部材１０はフランジ部材Ｗ１を下方から支持するものであって、その上面１０ａは平坦面とされている。また、ベース部材１０には上面１０ａに開口部を有する複数のガス経路１０ｂが形成されている。

押さえ部材１１は、フランジ部材Ｗ１に載置されるものであって、側壁部材Ｗ２の横断面に対応する外形を有すると共に、その外径は側壁部材Ｗ２の内径よりも幾分小さく設定されている。よって、押さえ部材１１を所要の通りにフランジ部Ｗ１に載置させると、押さえ部材１１の端面と側板部材Ｗ２の内面Ｗ２ａとの間に隙間Ｇ１が形成される。

また、図１１〜図１３をも参照して、押さえ部材１１の下面外縁部には全周に亘って環状の第１凹部Ｒ１が形成され、第１凹部Ｒ１の外縁部には全周に亘って複数の第２凹部Ｒ２が放射状に形成され、隣接する第２凹部Ｒ２の間には凸部Ｐが規定されている。また、第１凹部Ｒ１の深さＴ１はフランジ部材Ｗ１の厚さＴ２と同一とされている。よって、凸部Ｐがフランジ部材Ｗ１の上面に当接するように押さえ部材１１をフランジ部材Ｗ１に載置させると、押さえ部材１１の下面１１ａがベース部材１０の上面１０ａと面接触する。また、第２凹部Ｒ２は、その内端Ｒ２ａが、フランジ部材Ｗ１の内縁Ｗ１ａよりも内側に位置する寸法とされ、ガス経路１０ｂの開口部は押さえ部材Ｗ１の第１凹部Ｒ１に対応して設けられている。これにより、ガス経路１０ｂは第１凹部Ｒ１及び複数の第２凹部Ｒ２を介して隙間Ｇ１に連通する。

なお、このような押さえ部材１１は、例えば図１４に示すように、第１凹部Ｒ１と複数の切り欠きＲ３が形成された下板１２に上板１３を積層させて形成することができる。

このように構成されたシールドガスガイド部材９を用いたレーザ溶接は、次の様にして行われる。まず、ベース部材１０の上面１０ａにフランジ部材Ｗ１を載置する。次に、側板部材Ｗ２をフランジ部材Ｗ１の上面に載置すると共に、側板部材Ｗ２との間に隙間Ｇ１が空くように押さえ部材１１をフランジ部材Ｗ１に載置する。すると、上述したように、ベース部材１０のガス経路１０ｂは、第１凹部Ｒ１及び複数の第２凹部Ｒ２を介して隙間Ｇ１に連通する。ベース部材１０のガス経路１０ｂにシールドガス供給装置（図示せず）からシールドガスを供給すると、シールドガスは第１凹部Ｒ１及び複数の第２凹部Ｒ２を介して隙間Ｇ１へ流れ込み、フランジ部材Ｗ１と側板部材Ｗ２との当接位置、即ち溶接位置に供給される。このように溶接位置にシールドガスが供給されている状態で、レーザ光を溶接位置に照射し、溶接を行う。なお、レーザ光を照射するレーザ溶接用ノズルとしては、レーザ光のみを出射するものであってもよく、或いはレーザ光に加えてシールドガスをも噴射する上述した各実施形態のレーザ溶接用ノズル３，３Ａ，３Ｂであってもよい。

このように、本実施形態におけるシールドガスガイド部材９を用いれば、押さえ部材１１と側板部材Ｗ２との間に設けられた隙間Ｇ１にシールドガスを流し込みながらレーザ溶接を行うことができるので、側板部材（溶接部材）Ｗ２の形状や寸法に拘わらず、溶接位置にムラなく均一にシールドガスを供給することができ、ひいては溶接部の酸化を確実に防止することができる。

以上、本発明の実施形態に係るレーザ溶接用ヘッド及びシールドガスガイド部材について添付の図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

例えば、上述したレーザ溶接用ノズル３（３Ａ，３Ｂ）において、よりシールドガスを螺旋状に流れやすくするため、ガス経路５２及び／又はノズル孔Ｎ１に螺旋状に延びるガイドを設けても良い。ガス経路５２にガイドを設ける場合には、例えば図１５に示す様に、ガス経路５２を規定するインナーノズル４の外周面４３に螺旋状のガイド９０を設ければよい。このとき、単一のガイド９０を用いても良く、或いは複数のガス供給孔５３の各々に対応させて複数のガイド９０を用いてもよい。或いは、インナーノズル４の外周面に代えて、ノズルカバー５の内周面に螺旋状のガイドを設けることもできる。

また、ノズル孔Ｎ１にガイドを設ける場合には、例えば図１６に示す様に、トップノズル６（６Ａ）の内周面に螺旋状のガイド９１を設ければ良い。このとき、ガイド９１がレーザ光と干渉しないようにすることが肝要である。また、ガイド９０，９１の傾斜方向は、ガス供給孔５３から供給されるシールドガスの螺旋状の流れ方向に沿う方向とすべきであることは言うまでもない。

このようにガイド９０，９１を設けることにより、ガス経路５２，ノズル孔Ｎ１を流れるシールドガスはガイド９０，９１（即ち、レーザ溶接用ノズルの周方向）に沿って、より螺旋状に流れやすくなる。

ここで、図１６に示す様にトップノズル６（６Ａ）の内周面にガイド９１を設けると、このガイド９１は上述したブロック部材４２，４３と同様に、スパッタの遮蔽プレート７への到達を阻止する機能をも果たすことになる。

また、上述した第４実施形態においては、下板１２の外径と上板１３の外径とを同一としたが、下板１２の外径を上板１３の外径よりもよりも僅かに小径とし、隣接する第２凹部Ｒ２の間に位置する凸部Ｐの外端が、上板１３の外端よりも幾分内側に位置するようにしても良い。このような構成にすると、複数の第２凹部Ｒ２から噴射されたシールドガスが上板１３の下面に沿って水平方向に広がっていき、環状の隙間Ｇ１全体に渡って均一に広がりやすくなり、シールド効果を更に向上できる。

１ レーザ溶接ヘッド
２ ヘッド本体
３，３Ａ，３Ｂ レーザ溶接用ノズル
４ インナーノズル
５ ノズルカバー
６ トップノズル
８ 補助ノズル
９ シールドガスガイド部材
１０ ベース部材
１１ 押さえ部材
４１ 内部空間
４２，４３ ブロック部材
５２ ガス経路
５３ ガス供給孔
９０，９１ ガイド
Ｄ１ 溶接方向
Ｇ１ 隙間
Ｎ１ ノズル孔
Ｎ２，Ｎ３ 補助ノズル孔
Ｒ１ 第１凹部
Ｒ２ 第２凹部

Claims (7)

1. 溶接部材にレーザ光を照射して溶接を行うレーザ溶接用ノズルであって、
   レーザ光を通過させる筒状のインナーノズルと、前記インナーノズルの周囲を覆うノズルカバーと、前記ノズルカバーの先端に装着されたトップノズルと、を備え、
   前記インナーノズルと前記ノズルカバーの間には、シールドガスを通過させる環状のガス経路が規定され、
   前記トップノズルにはノズル孔が形成され、
   レーザ光は前記インナーノズルの内部空間を通過して前記トップノズルの前記ノズル孔から出射され、
   シールドガスは前記環状のガス経路を通過して前記トップノズルの前記ノズル孔から噴射され、
   前記ノズル孔の先端部位は、その内径が先端に向かうに従い漸増するテーパ状に形成されていることを特徴とするレーザ溶接用ノズル。
2. 前記ノズルカバーには、外部からのシールドガスを前記ガス経路に供給するためのガス供給孔が形成され、
   前記ガス供給孔の中心軸は、前記ノズル孔の先端に向かうに従い前記ガス経路の中心軸に近づく方向に傾斜すると共に、前記ノズルカバーの外周面の接線に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接用ノズル。
3. 前記インナーノズルの基端側開口部を覆う遮蔽プレートを更に備え、
   前記インナーノズルの内部にはブロック部材が配設され、前記ブロック部材には前記レーザ光を通過させるための貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ溶接用ノズル。
4. 前記トップノズルのレーザ溶接用ノズル進行方向後方側壁部には、前記ノズル孔と外部とを連通させる補助ノズル孔が形成され、前記ノズル孔に供給されたシールドガスの一部は、前記補助ノズル孔からレーザ溶接用ノズル進行方向後方へ向けて噴射されることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のレーザ溶接用ノズル。
5. 前記トップノズルの外面には、レーザ溶接用ノズル進行方向後方に向けてシールドガスを噴射するための補助ノズルが取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のレーザ溶接用ノズル。
6. 前記ガス経路及び前記ノズル孔の少なくとも何れか一方には、螺旋状に延びるガイドが設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のレーザ溶接用ノズル。
7. 第１溶接部材の上面に第２溶接部材をすみ肉継手でレーザ溶接する際に、溶接位置にシールドガスを導くシールドガスガイド部材であって、
   前記第２溶接部材との間に隙間を空けて前記第１溶接部材の上面に載置される押さえ部材と、
   前記第１溶接部材を下方から支持するベース部材と、を備え、
   前記押さえ部材の下面周縁部には第１凹部が形成され、前記第１凹部の周縁部には前記隙間に連通する複数の第２凹部が形成され、
   前記ベース部材には前記第１凹部に連通するガス経路が形成され、
   前記ガス経路に供給されたシールドガスは、前記第１凹部及び前記複数の第２凹部を介して前記隙間に供給されることにより、前記溶接位置に導かれることを特徴とするシールドガスガイド部材。

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