JP3245027B2 - 複合溶接ヘッド - Google Patents
複合溶接ヘッドInfo
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Description
し、1つの溶接ヘッドにより被溶接物の同一部分に対し
てレーザー溶接とティグ溶接を同時に行うことができ、
且つ両溶接の溶接ポイントが正確に一致した状態で容易
に溶接ができるように工夫したものである。
ネルギーを有しているので、小さな点に集光することに
より、精密な溶接・切断・穿孔・表面改質処理などに利
用されている。この場合、ワークの材質や加工手法の違
いに応じてパルス波レーザー光(PW)や連続波レーザ
ー光(CW)が使用される。一般的に、パルス波レーザ
ー光は、その持続時間が短いので周辺への影響をおよぼ
さずに微小な孔をあけたりスポット溶接する加工に適し
ており、連続波レーザー光は、つぎ目のない溶接などの
加工に適している。
ーザー発振器は、レーザー単結晶としてNdをドープし
たYAG(イットリウム,アルミニウム,ガーネット)
結晶を用いており、波長が1.064μmのレーザー光
を、パルス波レーザー光または連続波レーザー光として
出力する。YAGレーザー光は波長が1.064μmの
赤外レーザー光であるため、光ファイバによる伝送が可
能である。この結果、YAGレーザー発振器を用いた溶
接装置では、レーザー光を光ファイバにより引き回すこ
とができ、設計や配置の自由度が大きい。
ー溶接したときには、狭い溶接範囲に対して溶け込み深
さの深い溶接を行うことができる。これはレーザー光に
は非常に強い集光性があり、エネルギー密度の極めて高
い強力な集中熱源として、レーザー光が機能するからで
ある。
いるものとして、ティグ溶接(inert gas shielded tun
gsten arc welding)が知られている。ティグ(TIG)
溶接は、アルゴンまたはヘリウムなどの不活性ガス雰囲
気中で、タングステン電極と母材間にアークを発生させ
て溶接する方法である。このようなティグ溶接では、ア
ークが広範囲に広がるため、溶け込み深さは浅いが広い
溶接範囲に対して溶接を行うことができる。
込み深さの得られる溶接ができるように、同一の溶接部
に対してレーザー溶接とティグ溶接を同時に行うことが
研究されている。
とができるように研究した装置として、図2及び図3に
示す装置がある。
のタングステン電極2の先端部を直角に折り曲げてティ
グ溶接ヘッド1を、母材3の表面に対して水平に配置す
る。そして折れ曲ったタングステン電極2の先端と母材
3との間にアーク4を発生させる。一方、集光レンズ系
5(図では簡略化して1つのレンズのみを示している
が、実際は複数のレンズを組み合わせている)は、レー
ザー光6を集光して母材3に斜めに照射している。そし
てアーク4による溶接ポイントとレーザー光6の照射ポ
イントが一致するように、ティグ溶接ヘッド1と集光レ
ンズ系5の相対位相関係を保持するようにしている。
aを真っすぐにしたティグ溶接ヘッド1を、母材3の表
面に対して斜めに配置し、タングステン電極2aと母材
3との間にアーク4を発生させる。一方、集光レンズ系
5で集光したレーザー光6を母材3に斜めに照射する。
そしてアーク4による溶接ポイントとレーザー光6によ
る照射ポイントが一致するように、ティグ溶接ヘッド1
と集光レンズ系5の相対位置関係を保持するようにして
いる。
置では、タングステン電極2の先端部が折れ曲っている
ため、アーク4の形状が不安定であり安定した溶接がで
きないおそれがある。
位置や溶接姿勢が変化していっても、アーク4による溶
接ポイントとレーザー光6の照射ポイントが一致するよ
うに、ティグ溶接ヘッド1と集光レンズ系5の相対位置
関係を保持しなければならず、使用に際して面倒な位置
調整を頻繁に行なわなくてはならず、使い勝手が悪かっ
た。またレーザー光6が母材3に対して斜めに入射して
いるため、溶融池の形状が対称ではなく、溶接形状が悪
くなることがあった。更に、溶接位置や溶接姿勢によっ
ては、両ポイントが一致するような相対位置関係をとろ
うとすると、周囲の部材や装置と干渉してしまい、良好
な相対位置関係が得られないことがある。このような場
合には、良好な溶接ができない。
接とレーザー溶接との溶接ポイントが常に一致し、且つ
操作性の良い複合溶接ヘッドを提供するものである。
明の構成は、タングステン電極が先端部から突出する状
態で前記タングステン電極を内包・保持する円筒状の電
極ホルダーと、レーザー光をガイドしてこのレーザー光
を前記電極ホルダーの基端側から先端側に向けて入射さ
せるレーザー光ガイド光学系と、中央部に孔が形成され
て前記電極ホルダーの外周面に嵌装され且つ電極ホルダ
ーの軸方向にならんで配列された複数のリング状のレン
ズで構成され、前記電極ホルダーの基端側から入力され
たレーザー光を、前記タングステン電極の先端よりも先
のポイントに集光させる集光レンズ光学系と、でなるこ
とを特徴とする。また本発明では、前記電極ホルダー
は、表面に金コートによる反射膜を施す。
ダーに嵌装されているため、ヘッド構成がコンパクトで
あり周辺部材に干渉することがなくなり、レーザー溶接
とティグ溶接のポイントが常に一致して良好な溶接がて
きる。
を参照しつつ説明する。図1に示すように本実施の形態
に係る複合溶接ヘッド100では、円筒状の電極ホルダ
ー110は、タングステン電極111を内包・保持して
おり、タングステン電極111は電極ホルダー110の
先端部(下端部)から突出している。また電極ホルダー
110の外周面には金コートによる反射膜110aが施
こされている。
と母材50との間に電圧を印加する。これによりタング
ステン電極111と母材50との間にアーク113が発
生する。また不活性ガス源114は電極ホルダー110
の基端部に不活性ガスを供給する。供給された不活性ガ
スは、電極ホルダー110内を基端部(上端部)から先
端部に流れ、先端部から噴出されアーク113及び母材
50の溶接部を包む。
を発生する。またレーザー光ガイド光学系130は、光
ファイバ131と、電極ホルダー110に嵌装された全
反射鏡132と、光ファイバホルダー133とで構成さ
れている。なお全反射鏡132は斜めの状態で電極ホル
ダー110に備えられている。そして光ファイバ131
は、YAGレーザー装置120で発生したレーザー光L
を、電極ホルダー110の近傍にまでガイドする。また
全反射鏡132は、光ファイバ131から出射したレー
ザー光Lを反射して、反射したレーザー光Lを、電極ホ
ルダー110の基端側から先端側に向けて入射させる。
ズ141〜145と、1枚の保護ガラス146とで構成
されている。レンズ141〜145は、中央部に孔が形
成されており、電極ホルダー110の外周面に嵌装さ
れ、且つ電極ホルダー110の軸方向に並んで配列され
ている。また保護ガラス146はレンズ141〜145
よりも先端側の位置で電極ホルダ110に嵌装されてい
る。
145は、全反射鏡132で反射されて入射してきたレ
ーザー光Lを、タングステン電極111よりも先のポイ
ントに集光させる。よってレーザー光Lは、母材50の
表面部分に集光されてレーザー溶接に寄与する。
00では、アーク113によるティグ溶接と、レーザー
光Lによるレーザー溶接が、母材50の同一部分に対し
て同時に行うことができ、広い溶接範囲に対し深い溶け
込み深さの溶接を良好に行うことができる。この場合、
レーザー光Lは母材50の表面に対して真っすぐに入射
し、またアーク113は対象に形成されるため、溶融池
は対称となり、溶接品質及び溶接形状がよい。
グ溶接系(電極ホルダー110,タングステン電極11
1等)とレーザー溶接系(集光レンズ光学系140,レ
ーザー光ガイド光学系130)が一体となった構造であ
るため、溶接位置や溶接姿勢を変えても、特別な操作を
することなく、ティグ溶接部とレーザー溶接部が常に一
致する。このため操作性が良く良好な溶接ができる。ま
た一体構造となっているため、コンパクトで、且つ周囲
部材と干渉することはない。
ト反射膜110aを施こしているため、レーザー光Lが
電極ホルダー110に吸収されることなく、電極ホルダ
ー110にはレーザー光Lによる発熱は生じない。
145よりも先端側に位置しているので、溶接による汚
れは保護ガラス111に付着することはあってもレンズ
141〜145に付着することはなく、レンズ141〜
145を汚れから防止することができる。なお保護ガラ
ス146の汚れが進んだときには、保護ガラス146の
クリーニングや、保護ガラス146の取り換えを行う。
AGレーザー装置を採用したが、他のタイプのレーザー
装置を用いてもよい。他のタイプのレーザー装置を用い
た場合には、光ファイバ131の代わりに反射鏡等を用
いてレーザー光をガイドするように構成する。
ように本発明によれば、タングステン電極を備えた電極
ホルダーの外周に、集光レンズ光学系を一体に備え、レ
ーザー光ガイド光学系によりガイドしてきたレーザー光
を集光レンズ光学系によりタングステン電極よりも先の
ポイントに集光させるようにしたので、レーザー溶接と
ティグ溶接を同一部分に同時に精度よくしかも操作性よ
く行うことができる。また、全体としてコンパクトにな
り周囲部材との干渉もなくなる。
る反射膜を施したので、電極ホルダーはレーザー光によ
り発熱することはない。
す構成図。
Claims (2)
- 【請求項1】 タングステン電極が先端部から突出する
状態で前記タングステン電極を内包・保持する円筒状の
電極ホルダーと、 レーザー光をガイドしてこのレーザー光を前記電極ホル
ダーの基端側から先端側に向けて入射させるレーザー光
ガイド光学系と、 中央部に孔が形成されて前記電極ホルダーの外周面に嵌
装され且つ電極ホルダーの軸方向にならんで配列された
複数のリング状のレンズで構成され、前記電極ホルダー
の基端側から入力されたレーザー光を、前記タングステ
ン電極の先端よりも先のポイントに集光させる集光レン
ズ光学系と、 でなることを特徴とする複合溶接ヘッド。 - 【請求項2】 前記電極ホルダーは、表面に金コートに
よる反射膜が施されていることを特徴とする複合溶接ヘ
ッド。
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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Family
ID=17599347
Family Applications (1)
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JP27858795A Expired - Lifetime JP3245027B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 複合溶接ヘッド |
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JP (1) | JP3245027B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100456969B1 (ko) * | 2001-09-17 | 2004-11-10 | 현대중공업 주식회사 | 레이저 용접과 아크 용접을 이용한 복합 용접 방법 |
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1995
- 1995-10-26 JP JP27858795A patent/JP3245027B2/ja not_active Expired - Lifetime
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