JP3098088B2 - レーザ溶接装置 - Google Patents
レーザ溶接装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、板材の突合せ部にレ
ーザ溶接を行なうレーザ溶接装置に関する。
ーザ溶接を行なうレーザ溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、板材の突合せ部にレーザ加工ヘッ
ドからレーザビームを照射せしめて板材にレーザ溶接を
行なうことが一般的によく知られている。
ドからレーザビームを照射せしめて板材にレーザ溶接を
行なうことが一般的によく知られている。
【０００３】このレーザ溶接加工において、図７に示す
ように、レーザ加工ヘッドから高密度の条件でレーザビ
ームＬＢを板材Ｗの突合せ部に照射せしめると、板材Ｗ
の突合せ部の上方には高輝度のプラズマＰが生成する。
このプラズマＰを放置したままにしておくと、続いて上
から照射されてくるレーザビームＬＢの一部はプラズマ
Ｐに吸収され、またレーザビームＬＢの一部は散乱され
て溶融スポットにまで届かなくなってしまい、板材Ｗの
溶融が停滞してしまう。
ように、レーザ加工ヘッドから高密度の条件でレーザビ
ームＬＢを板材Ｗの突合せ部に照射せしめると、板材Ｗ
の突合せ部の上方には高輝度のプラズマＰが生成する。
このプラズマＰを放置したままにしておくと、続いて上
から照射されてくるレーザビームＬＢの一部はプラズマ
Ｐに吸収され、またレーザビームＬＢの一部は散乱され
て溶融スポットにまで届かなくなってしまい、板材Ｗの
溶融が停滞してしまう。
【０００４】この板材Ｗの溶融が停滞せずに、安定した
継続的なレーザ溶接を行なうには、前記プラズマＰを除
去する必要がある。このプラズマＰを除去せしめるため
に、断面が丸形状の開口部を有したプラズマ除去用ノズ
ルがレーザ加工ヘッドの脇に設けられている。
継続的なレーザ溶接を行なうには、前記プラズマＰを除
去する必要がある。このプラズマＰを除去せしめるため
に、断面が丸形状の開口部を有したプラズマ除去用ノズ
ルがレーザ加工ヘッドの脇に設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のレーザ加工ヘッドの脇に設けた断面が丸形状のプラ
ズマ除去用ノズルから図７に示すように、レーザ溶接時
に生成したプラズマＰへ向けてシールドガスＧを噴射せ
しめてプラズマＰを除去しようとしても、プラズマＰか
らの熱によって板材Ｗの表面が完全に冷却されないた
め、溶融部ＷA の周囲に形成される熱影響部ＷB の上部
がＶ字形状となってＶ字型溶接となってしまうという問
題があった。
来のレーザ加工ヘッドの脇に設けた断面が丸形状のプラ
ズマ除去用ノズルから図７に示すように、レーザ溶接時
に生成したプラズマＰへ向けてシールドガスＧを噴射せ
しめてプラズマＰを除去しようとしても、プラズマＰか
らの熱によって板材Ｗの表面が完全に冷却されないた
め、溶融部ＷA の周囲に形成される熱影響部ＷB の上部
がＶ字形状となってＶ字型溶接となってしまうという問
題があった。
【０００６】この発明の目的は、上記問題点を改善する
ため、レーザ溶接時に生成するプラズマを除去してＶ字
型溶接を解消し、溶接幅が狭くＩ型状の溶接面を有した
均一なレーザ溶接を行なえるようにしたレーザ溶接装置
を提供することにある。
ため、レーザ溶接時に生成するプラズマを除去してＶ字
型溶接を解消し、溶接幅が狭くＩ型状の溶接面を有した
均一なレーザ溶接を行なえるようにしたレーザ溶接装置
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、レーザ加工ヘッドからレーザビームを
板材の突合せ部に照射せしめると共にレーザ加工ヘッド
を突合せ部における突合せ線に沿って移動せしめて板材
にレーザ溶接を行なうレーザ溶接装置であって、前記レ
ーザ加工ヘッドに隣接してレーザ溶接時に生成するプラ
ズマを除去せしめるプラズマ除去用ノズルを設けると共
に、このプラズマ除去用ノズルの先端開口部を、シール
ドガスが前記プラズマへ指向してカーテン状に噴射すべ
く、スリット状に形成せしめてレーザ溶接装置を構成し
た。
に、この発明は、レーザ加工ヘッドからレーザビームを
板材の突合せ部に照射せしめると共にレーザ加工ヘッド
を突合せ部における突合せ線に沿って移動せしめて板材
にレーザ溶接を行なうレーザ溶接装置であって、前記レ
ーザ加工ヘッドに隣接してレーザ溶接時に生成するプラ
ズマを除去せしめるプラズマ除去用ノズルを設けると共
に、このプラズマ除去用ノズルの先端開口部を、シール
ドガスが前記プラズマへ指向してカーテン状に噴射すべ
く、スリット状に形成せしめてレーザ溶接装置を構成し
た。
【０００８】
【作用】この発明のレーザ溶接装置を採用することによ
り、板材の突合せ部に向けてレーザ加工ヘッドからレー
ザビームが照射されると共にレーザ加工ヘッドが板材の
突合せ部における溶接線に沿って移動されて板材にレー
ザ溶接が行なわれる。
り、板材の突合せ部に向けてレーザ加工ヘッドからレー
ザビームが照射されると共にレーザ加工ヘッドが板材の
突合せ部における溶接線に沿って移動されて板材にレー
ザ溶接が行なわれる。
【０００９】レーザ溶接時に生成するプラズマを、レー
ザ加工ヘッドに隣接して設けられたプラズマ除去ノズル
のスリット状で形成されている先端開口部から前記プラ
ズマへ指向してカーテン状にシールドガスを噴射せしめ
ることによってプラズマが除去される。而して、溶接幅
が狭くＩ型状の溶接面となり均一なレーザ溶接が行なわ
れる。
ザ加工ヘッドに隣接して設けられたプラズマ除去ノズル
のスリット状で形成されている先端開口部から前記プラ
ズマへ指向してカーテン状にシールドガスを噴射せしめ
ることによってプラズマが除去される。而して、溶接幅
が狭くＩ型状の溶接面となり均一なレーザ溶接が行なわ
れる。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１１】図５を参照するに、レーザ溶接装置１はワ
ークテーブル３を備えている。このワークテーブル３は
門型形状に構成されており、サイドフレーム３Ｒ，３Ｌ
と上部フレーム３Ｕとからなっている。この上部フレー
ム３ＵのＸ軸方向におけるほぼ中央部分には下方へ若干
段差を有した溝部５が形成されている。この溝部５の前
部にはバックシールドガス用の切欠き部５Ｇが形成され
ている。
ークテーブル３を備えている。このワークテーブル３は
門型形状に構成されており、サイドフレーム３Ｒ，３Ｌ
と上部フレーム３Ｕとからなっている。この上部フレー
ム３ＵのＸ軸方向におけるほぼ中央部分には下方へ若干
段差を有した溝部５が形成されている。この溝部５の前
部にはバックシールドガス用の切欠き部５Ｇが形成され
ている。
【００１２】前記溝部５におけるほぼ中央部の前後方向
であるＹ軸方向にはバックシールドガス導入用穴７が設
けられていて、前記切欠き部５Ｇに連通されている。前
記上部フレーム３Ｕにおける前側には、左右方向に延伸
して板材位置決め用の切欠き部９が形成されている。
であるＹ軸方向にはバックシールドガス導入用穴７が設
けられていて、前記切欠き部５Ｇに連通されている。前
記上部フレーム３Ｕにおける前側には、左右方向に延伸
して板材位置決め用の切欠き部９が形成されている。
【００１３】上記構成により、板材Ｗをワークテーブル
３における上部フレーム３Ｕ上に形成された切欠き部９
に載置し、板材Ｗの背面を突出部３Ｔに当接せしめると
共に、板材Ｗの端面を当該切欠き部５Ｇ内で突合せる。
さらに、上部フレーム３Ｕの左右側の上方から複数の板
材固定用アーム１１で板材Ｗの上面を固定することによ
って、板材Ｗがワークテーブル３上に位置決め固定され
ることになる。
３における上部フレーム３Ｕ上に形成された切欠き部９
に載置し、板材Ｗの背面を突出部３Ｔに当接せしめると
共に、板材Ｗの端面を当該切欠き部５Ｇ内で突合せる。
さらに、上部フレーム３Ｕの左右側の上方から複数の板
材固定用アーム１１で板材Ｗの上面を固定することによ
って、板材Ｗがワークテーブル３上に位置決め固定され
ることになる。
【００１４】前記ワークテーブル３の上方にはレーザ溶
接装置１の本体フレーム１３（一部のみ）が設けられて
おり、この本体フレーム１３には例えばＸ軸，Ｙ軸方向
へ移動自在なレーザ加工ヘッド１５が設けられている。
このレーザ加工ヘッド１５をＸ軸，Ｙ軸方向へ移動せし
める機構は、すでによく知られているボールねじあるい
はラック，ピニオンなどで行なわれるもので詳細な説明
は省略する。
接装置１の本体フレーム１３（一部のみ）が設けられて
おり、この本体フレーム１３には例えばＸ軸，Ｙ軸方向
へ移動自在なレーザ加工ヘッド１５が設けられている。
このレーザ加工ヘッド１５をＸ軸，Ｙ軸方向へ移動せし
める機構は、すでによく知られているボールねじあるい
はラック，ピニオンなどで行なわれるもので詳細な説明
は省略する。
【００１５】レーザ加工ヘッド１５内には図示省略の集
光レンズが備えられていると共に、加工ヘッド１５の先
端（下端）にはレーザノズル１７が設けられている。
光レンズが備えられていると共に、加工ヘッド１５の先
端（下端）にはレーザノズル１７が設けられている。
【００１６】上記構成により、図示省略のレーザ発振器
から発振されたレーザビームはレーザ加工ヘッド１５内
の集光レンズで集光され、さらに、レーザノズル１７か
ら板材Ｗの突合せ面に照射すると共に、アルゴン，窒素
などのシールドガスを噴射せしめることによってレーザ
溶接されることになる。
から発振されたレーザビームはレーザ加工ヘッド１５内
の集光レンズで集光され、さらに、レーザノズル１７か
ら板材Ｗの突合せ面に照射すると共に、アルゴン，窒素
などのシールドガスを噴射せしめることによってレーザ
溶接されることになる。
【００１７】板材Ｗの突合せ面（溶接部）にレーザ溶接
を行なう際、レーザビーム並びにシールドガスをレーザ
ノズル１７から照射すると共にシールガスを溶接部突入
側（上面）へ供給し、突入側雰囲気を安定させ、さらに
バックシールドガス導入用穴７から貫通側（下面）にも
切欠き部５Ｇへシールドガスを供給・充満させることに
より、溶接雰囲気を安定させてレーザ溶接が行なわれ
る。
を行なう際、レーザビーム並びにシールドガスをレーザ
ノズル１７から照射すると共にシールガスを溶接部突入
側（上面）へ供給し、突入側雰囲気を安定させ、さらに
バックシールドガス導入用穴７から貫通側（下面）にも
切欠き部５Ｇへシールドガスを供給・充満させることに
より、溶接雰囲気を安定させてレーザ溶接が行なわれ
る。
【００１８】その結果、溶接溶融部（ビード）および熱
影響が小さく、また溶接部の変形もほとんど発生させず
に、板材Ｗの突合せ面を接合でき、焼鈍などの簡単な後
処理だけで、母材と同じ形状および同等の機械的強度を
得ることができる。さらに溶接時に板材Ｗに外力を与え
る必要がなく、溶接後の変形もほとんど発生しないの
で、板材Ｗを保持するだけの簡単な板材固定用アーム１
１による治具で接合することができる。
影響が小さく、また溶接部の変形もほとんど発生させず
に、板材Ｗの突合せ面を接合でき、焼鈍などの簡単な後
処理だけで、母材と同じ形状および同等の機械的強度を
得ることができる。さらに溶接時に板材Ｗに外力を与え
る必要がなく、溶接後の変形もほとんど発生しないの
で、板材Ｗを保持するだけの簡単な板材固定用アーム１
１による治具で接合することができる。
【００１９】前記レーザ加工ヘッド１５には、図１に示
されているように、取付け金具１９でもってプラズマ除
去用ノズル２１が隣接して取付けられている。そして、
このプラズマ除去用ノズル２１の取付け状態は、例えば
板材Ｗの表面に対してアルゴン，窒素などのシールドガ
スＧが例えば４０〜６０度からプラズマＰへ指向してカ
ーテン状に噴射すべく取付けられている。
されているように、取付け金具１９でもってプラズマ除
去用ノズル２１が隣接して取付けられている。そして、
このプラズマ除去用ノズル２１の取付け状態は、例えば
板材Ｗの表面に対してアルゴン，窒素などのシールドガ
スＧが例えば４０〜６０度からプラズマＰへ指向してカ
ーテン状に噴射すべく取付けられている。
【００２０】前記プラズマ除去用ノズル２１は、更に図
２，図３および図４を併せて参照するに、シールドガス
Ｇを供給するためのガス通路２３が形成されていると共
にガス通路２３の一端にはガス供給管２５が螺合されて
いる。また、ガス通路２３の他端にあって、プラズマ除
去用ノズル２１内にはチャンバー２７が形成されてい
る。
２，図３および図４を併せて参照するに、シールドガス
Ｇを供給するためのガス通路２３が形成されていると共
にガス通路２３の一端にはガス供給管２５が螺合されて
いる。また、ガス通路２３の他端にあって、プラズマ除
去用ノズル２１内にはチャンバー２７が形成されてい
る。
【００２１】プラズマ除去用ノズル２１の先端下部に
は、例えばほぼＶ字形状の溝２９を有したゴムなどのシ
ール部材３１を介して下部プレート３３が複数のねじ３
５によって取付けられている。シール部材３１に形成さ
れた溝２９は前記チャンバー２７に連通されている。プ
ラズマ除去用ノズル２１の下部と下部プレート３３との
間にはほぼＶ字形状の溝２９を有したシール部材３１が
介在されているために、図４に示されているように、プ
ラズマ除去用ノズル２１の先端には溝２７の厚さ分だけ
スリット３７が形成されることになる。
は、例えばほぼＶ字形状の溝２９を有したゴムなどのシ
ール部材３１を介して下部プレート３３が複数のねじ３
５によって取付けられている。シール部材３１に形成さ
れた溝２９は前記チャンバー２７に連通されている。プ
ラズマ除去用ノズル２１の下部と下部プレート３３との
間にはほぼＶ字形状の溝２９を有したシール部材３１が
介在されているために、図４に示されているように、プ
ラズマ除去用ノズル２１の先端には溝２７の厚さ分だけ
スリット３７が形成されることになる。
【００２２】上記構成により、図示省略のシールドガス
供給源よりシールドガスＧが供給されて、ガス供給管２
５を経てチャンバー２７に送られる。チャンバー２７に
送られたシールドガスＧは、スリット３７から噴出され
てレーザ溶接時に生成されるプラズマＰが除去されるこ
とになる。チャンバー２７があることによってスリット
３７から噴出されるシールドガスＧは均一化される。
供給源よりシールドガスＧが供給されて、ガス供給管２
５を経てチャンバー２７に送られる。チャンバー２７に
送られたシールドガスＧは、スリット３７から噴出され
てレーザ溶接時に生成されるプラズマＰが除去されるこ
とになる。チャンバー２７があることによってスリット
３７から噴出されるシールドガスＧは均一化される。
【００２３】シールドガスＧによってプラズマＰが除去
されると共に、シールドガスＧで、図６に示されている
ように溶融部ＷA の周囲に形成される熱影響部ＷB の表
面が冷却されてＶ字型溶接を解消し、溶接幅が狭いＩ型
状の溶接面となる均一なレーザ溶接とすることができ
る。
されると共に、シールドガスＧで、図６に示されている
ように溶融部ＷA の周囲に形成される熱影響部ＷB の表
面が冷却されてＶ字型溶接を解消し、溶接幅が狭いＩ型
状の溶接面となる均一なレーザ溶接とすることができ
る。
【００２４】前記スリット３７の幅を図４に示すごと
く、Ｌとし、図６に示すごとく、熱影響部ＷB の幅をＨ
とした場合、Ｈ／Ｌ≧２となるように、スリット３７の
幅Ｌを大きくとると、非常に冷却効果が高められて望ぞ
ましいのである。また、プラズマ除去ノズル２１をレー
ザ加工ヘッド１５に取付ける位置は、レーザ加工ヘッド
１５に隣接した外周の位置であればどの位置でも構わな
いが、レーザ加工ヘッド１５が突合せ部の溶接方向の前
方に設けるのが望ましいものである。
く、Ｌとし、図６に示すごとく、熱影響部ＷB の幅をＨ
とした場合、Ｈ／Ｌ≧２となるように、スリット３７の
幅Ｌを大きくとると、非常に冷却効果が高められて望ぞ
ましいのである。また、プラズマ除去ノズル２１をレー
ザ加工ヘッド１５に取付ける位置は、レーザ加工ヘッド
１５に隣接した外周の位置であればどの位置でも構わな
いが、レーザ加工ヘッド１５が突合せ部の溶接方向の前
方に設けるのが望ましいものである。
【００２５】なお、この発明は、前述した実施例に限定
されることなく、例えば、スリット３７の態様として
は、長円形状，小孔等を複数個直列に設けた形状等とす
ることも可能であり、適宜の変更を行なうことによっ
て、その他の態様で実施し得るものである。
されることなく、例えば、スリット３７の態様として
は、長円形状，小孔等を複数個直列に設けた形状等とす
ることも可能であり、適宜の変更を行なうことによっ
て、その他の態様で実施し得るものである。
【００２６】
【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、この発明によれば、特許請求の範囲に記載さ
れたとおりの構成であるから、レーザ溶接時に生成する
プラズマが除去されてＶ字型溶接を解消し、溶接面が狭
くＩ型状の溶接面を有した均一なレーザ溶接を行なうこ
とができる。
るように、この発明によれば、特許請求の範囲に記載さ
れたとおりの構成であるから、レーザ溶接時に生成する
プラズマが除去されてＶ字型溶接を解消し、溶接面が狭
くＩ型状の溶接面を有した均一なレーザ溶接を行なうこ
とができる。
【図１】この発明の主要部を示し、レーザ加工ヘッドに
プラズマ除去ノズルを取付けた正面概略図である。
プラズマ除去ノズルを取付けた正面概略図である。
【図２】プラズマ除去ノズルの分解斜視図である。
【図３】プラズマ除去ノズルの正面断面図である。
【図４】図３におけるIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】この発明を実施する一実施例のレーザ溶接装置
の斜視概略図である。
の斜視概略図である。
【図６】この発明のレーザ溶接によって得られる板材に
おける溶接状態図である。
おける溶接状態図である。
【図７】従来のレーザ溶接によって得られる板材におけ
る溶接状態図である。
る溶接状態図である。
１ レーザ溶接装置 １５ レーザ加工ヘッド １７ レーザノズル １９ 取付け金具 ２１ プラズマ除去用ノズル ２３ ガス通路 ２７ チャンバー ３１ シール部材 ３３ 下部プレート ３７ スリット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/30
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ加工ヘッドからレーザビームを板
材の突合せ部に照射せしめると共にレーザ加工ヘッドを
突合せ部における突合せ線に沿って移動せしめて板材に
レーザ溶接を行なうレーザ溶接装置であって、前記レー
ザ加工ヘッドに隣接してレーザ溶接時に生成するプラズ
マを除去せしめるプラズマ除去用ノズルを設けると共
に、このプラズマ除去用ノズルの先端開口部をシールド
ガスが前記プラズマへ指向してカーテン状に噴射すべ
く、スリット状に形成せしめてなることを特徴とするレ
ーザ溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04013146A JP3098088B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | レーザ溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04013146A JP3098088B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | レーザ溶接装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05200571A JPH05200571A (ja) | 1993-08-10 |
| JP3098088B2 true JP3098088B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=11825026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04013146A Expired - Fee Related JP3098088B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | レーザ溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3098088B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001287076A (ja) * | 2000-04-10 | 2001-10-16 | Tanaka Engineering Works Ltd | レーザ切断機のピアシング装置 |
| JP2010105041A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-05-13 | Sanyo Electric Co Ltd | レーザ溶接用治具、レーザ溶接装置及び角形電池の製造方法 |
| JP5412813B2 (ja) * | 2008-12-03 | 2014-02-12 | 株式会社Ｉｈｉ | レーザ溶接シールド方法及びシールドガス供給ノズル及びレーザ溶接シールド装置 |
| JP5912264B2 (ja) | 2011-02-28 | 2016-04-27 | 日本発條株式会社 | レーザー加工方法及び装置 |
| CN114406456A (zh) * | 2021-08-02 | 2022-04-29 | 北京工业大学 | 一种基于“刀刃形”气流主动调控激光焊接小孔和熔池的保护方法 |
-
1992
- 1992-01-28 JP JP04013146A patent/JP3098088B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05200571A (ja) | 1993-08-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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