JP6372797B2 - Laser welding nozzle - Google Patents
Laser welding nozzle Download PDFInfo
- Publication number
- JP6372797B2 JP6372797B2 JP2014101889A JP2014101889A JP6372797B2 JP 6372797 B2 JP6372797 B2 JP 6372797B2 JP 2014101889 A JP2014101889 A JP 2014101889A JP 2014101889 A JP2014101889 A JP 2014101889A JP 6372797 B2 JP6372797 B2 JP 6372797B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- laser welding
- hole
- gas
- welding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
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。 The present invention relates to a laser welding nozzle that performs welding by irradiating a metal material with a laser beam while spraying a shield gas, and a shield gas guide member for guiding the shield gas to a welding location.
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)。 When performing laser welding, it is common to irradiate a laser beam while spraying a shielding gas in order to prevent oxidation of the welded portion. As a method for spraying shield gas to the welded portion, a method called a side nozzle method and a method called a nozzle internal shield method have been proposed. In the side nozzle method, shield gas is injected from a side nozzle provided separately from a laser welding nozzle that emits laser light, and the side nozzle shields the welded part while moving following the laser welding nozzle. Inject gas. On the other hand, in the in-nozzle shield method, a shield gas is supplied to a laser welding nozzle, and laser light is emitted from a nozzle hole of the laser welding nozzle and a shield gas is injected (see, for example, Patent Document 1).
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。 In the conventional side nozzle method, when the welding member has a complicated three-dimensional shape, the side nozzle interferes with the welding member, and it is difficult to properly inject the shielding gas toward the welded portion. there were.
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。 Further, the conventional shield method in the nozzle has a problem that a sufficient shield range cannot be secured and oxidation of the welded portion cannot be prevented satisfactorily.
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。 An object of the present invention is to provide a laser welding nozzle and a shield gas guide member that can inject a shield gas well toward a welded portion.
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。
The nozzle for laser welding according to
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。 In the laser welding nozzle according to claim 2 of the present invention, a gas supply hole for supplying a shield gas from the outside to the gas path is formed in the nozzle cover, and a central axis of the gas supply hole is The nozzle cover is inclined in a direction approaching the central axis of the gas path toward the tip of the nozzle hole, and is inclined with respect to a tangent to the outer peripheral surface of the nozzle cover.
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。
The nozzle for laser welding according to
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。 According to a fourth aspect of the present invention, in the laser welding nozzle, an auxiliary nozzle hole that communicates the nozzle hole with the outside is formed in a rear side wall portion of the top nozzle in the laser welding nozzle traveling direction. A part of the shielding gas supplied to the nozzle is jetted from the auxiliary nozzle hole toward the rear in the laser welding nozzle traveling direction.
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。
The nozzle for laser welding according to
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。
The nozzle for laser welding according to
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。 According to the laser welding nozzle of the first aspect of the present invention, since the tip portion of the nozzle hole is formed in a tapered shape whose inner diameter gradually increases toward the tip, the shield gas injected from the nozzle hole It is possible to widen the shield range, and it is possible to satisfactorily prevent the welded portion from being oxidized. Further, since the shielding gas from the outside is supplied to the nozzle hole via the annular gas path, it is rectified while passing through the gas path, and easily flows along the inner wall of the nozzle hole, thereby further expanding the shielding range. be able to.
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。 According to the laser welding nozzle of the second aspect of the present invention, since the central axis of the gas supply hole is inclined in a direction approaching the central axis of the gas path toward the tip of the nozzle hole, the nozzle is directed toward the nozzle hole. The shield gas can be supplied smoothly. Further, since the central axis of the gas supply hole is inclined with respect to the tangent to the outer peripheral surface of the nozzle cover, the shield gas flows spirally along the circumferential direction of the gas path, and the shield gas injected from the nozzle hole It becomes easy to spread around, and the shield range can be expanded.
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。
According to the laser welding nozzle of
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。
According to the laser welding nozzle of
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。
According to the laser welding nozzle of
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。 According to the laser welding nozzle of the sixth aspect of the present invention, since the guide extending spirally is provided in at least one of the gas path and the nozzle hole, the nozzle flows in a spiral manner along the guide. The shield gas sprayed from the nozzle holes can easily spread to the surroundings, and the shield range can be expanded.
[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。
[First Embodiment]
Hereinafter, a laser welding nozzle according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a laser welding head having a laser welding nozzle according to this embodiment.
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。
Referring to FIG. 1, a
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。
2 to 4, the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The shielding
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。
In such a configuration, laser light emitted from a laser oscillator (not shown) and collected by the condenser lens passes through the shielding
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。
Then, the
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。 Here, the oxidation of the welded portion occurs when the welded portion comes into contact with oxygen at a high temperature after welding. Therefore, the point of how to widen the shield range is a good prevention of oxidation. The shield range refers to a range in which external air containing oxygen is excluded by the shield gas. The wider the shield range (especially, the shield range on the rear side in the welding direction D1), the longer the blocking time from oxygen after welding, and the better the oxidation of the welded portion can be prevented. In addition, if the injection pressure of the shield gas is too high, the welded portion may lose its resistance against the injection pressure of the shield gas, and the surrounding air may be entrained and a sufficient shielding effect may not be obtained. The injection pressure from N1 is preferably lower.
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。
In this respect, in the present embodiment, since the tip portion of the nozzle hole N1 is expanded in a tapered shape, the shield gas injected from the nozzle hole N1 spreads around, and a wide shield range can be secured. Further, since the shield gas introduced from the
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。
Further, since the central axis C2 of the laser welding head 1 (laser welding nozzle 3) is inclined in the welding direction D1, the shield gas is directed from the nozzle hole N1 to the rear side in the welding direction D1 (opposite to the welding direction D1). Thus, the shield range on the rear side in the welding direction D1 can be expanded. Further, since the shield gas supplied from the
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。
In addition, by inclining the central axis C2 of the
[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。
[Second Embodiment]
Next, a laser welding nozzle according to a second embodiment of the present invention will be described. This laser welding nozzle has substantially the same configuration as the laser welding nozzle according to the first embodiment described above, but differs in that the top nozzle is improved.
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。
More specifically, referring to FIGS. 7 and 8, the
[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。
[Third Embodiment]
Next, a laser welding nozzle according to a third embodiment of the present invention will be described. This laser welding nozzle has substantially the same configuration as the laser welding nozzle according to the first embodiment described above, but differs in that an auxiliary nozzle is attached to the top nozzle.
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。
More specifically, referring to FIG. 9, in the
[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。
[Fourth Embodiment]
Next, a shield gas guide member according to a fourth embodiment of the present invention will be described. Referring to FIG. 10, here, a cylindrical side wall member (second welding member) W2 is placed on the upper surface of an annular flange member (first welding member) W1, and the flange member W1 and the side wall member W2 are placed. The case where laser welding is performed along the inner periphery of the side wall member W2 by the fillet joint will be described as an example.
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。
The shield gas guide member 9 of this embodiment includes a
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。
The pressing
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。
In addition, referring also to FIGS. 11 to 13, an annular first recess R <b> 1 is formed over the entire outer periphery of the lower surface of the pressing
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。
For example, as shown in FIG. 14, such a
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。
Laser welding using the shield gas guide member 9 configured in this way is performed as follows. First, the flange member W <b> 1 is placed on the
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。
As described above, when the shield gas guide member 9 in the present embodiment is used, laser welding can be performed while flowing the shield gas into the gap G1 provided between the pressing
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。 The laser welding head and the shield gas guide member according to the embodiment of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to such an embodiment and does not depart from the scope of the present invention. Various variations or modifications are possible.
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。
For example, in the laser welding nozzle 3 (3A, 3B) described above, a guide extending spirally may be provided in the
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。
Further, when a guide is provided in the nozzle hole N1, for example, as shown in FIG. 16, a
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。
By providing the
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。
Here, when a
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。
In the above-described fourth embodiment, the outer diameter of the
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
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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。 A laser welding nozzle that performs welding by irradiating a welding member with laser light,
A cylindrical inner nozzle that allows laser light to pass through, a nozzle cover that covers the periphery of the inner nozzle, and a top nozzle that is attached to the tip of the nozzle cover,
Between the inner nozzle and the nozzle cover, an annular gas path through which shield gas passes is defined,
A nozzle hole is formed in the top nozzle,
Laser light is emitted from the nozzle hole of the top nozzle through the inner space of the inner nozzle,
Shield gas is injected from the nozzle hole of the top nozzle through the annular gas path,
The nozzle portion for laser welding, wherein the tip portion of the nozzle hole is formed in a tapered shape whose inner diameter gradually increases toward the tip.
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。 The nozzle cover is formed with a gas supply hole for supplying a shielding gas from the outside to the gas path,
The central axis of the gas supply hole is inclined in a direction approaching the central axis of the gas path toward the tip of the nozzle hole, and is inclined with respect to a tangent line of the outer peripheral surface of the nozzle cover. The nozzle for laser welding according to claim 1.
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。 Further comprising a shielding plate covering the proximal end side opening of the inner nozzle;
3. The laser welding according to claim 1, wherein a block member is disposed inside the inner nozzle, and a through hole for allowing the laser beam to pass through is formed in the block member. nozzle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014101889A JP6372797B2 (en) | 2014-05-16 | 2014-05-16 | Laser welding nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014101889A JP6372797B2 (en) | 2014-05-16 | 2014-05-16 | Laser welding nozzle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015217408A JP2015217408A (en) | 2015-12-07 |
JP6372797B2 true JP6372797B2 (en) | 2018-08-15 |
Family
ID=54777284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014101889A Active JP6372797B2 (en) | 2014-05-16 | 2014-05-16 | Laser welding nozzle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6372797B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6425678B2 (en) * | 2016-03-23 | 2018-11-21 | 三菱電機株式会社 | Processing head of laser processing device |
CN109382584B (en) * | 2017-08-04 | 2020-09-11 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | Laser welding system and method for battery cover plate |
US20190170424A1 (en) * | 2017-12-01 | 2019-06-06 | Shanghai Ocean University | Jet nozzle structure of impact-type freezer |
JP6852031B2 (en) | 2018-09-26 | 2021-03-31 | 株式会社東芝 | Welding equipment and nozzle equipment |
SE544166C2 (en) * | 2019-02-08 | 2022-02-15 | Vaederstad Holding Ab | Laser nozzle, insert for a laser nozzle, laser cutting device and laser cutting procedures |
MY196341A (en) * | 2019-11-15 | 2023-03-24 | Kobayashi Mft Co Ltd | Laser Welding System |
CN117047268A (en) * | 2023-07-19 | 2023-11-14 | 南京宇众自动化装备有限公司 | Welding equipment and pressure head assembly thereof |
CN117564518B (en) * | 2024-01-15 | 2024-05-17 | 洛阳船舶材料研究所(中国船舶集团有限公司第七二五研究所) | Vacuum laser welding device and welding method |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2583343Y2 (en) * | 1993-02-22 | 1998-10-22 | 川崎重工業株式会社 | Laser processing nozzle |
JPH10328877A (en) * | 1997-05-29 | 1998-12-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Laser beam machining head |
JP3908160B2 (en) * | 2002-12-13 | 2007-04-25 | 株式会社日平トヤマ | Laser processing machine |
JP4896457B2 (en) * | 2005-07-12 | 2012-03-14 | エンシュウ株式会社 | Nozzle device for laser irradiation of laser processing machine and blowing method by this irradiation nozzle. |
JP5654780B2 (en) * | 2010-06-17 | 2015-01-14 | 株式会社レーザックス | Laser cutting / laser welding nozzle, laser processing machine using the same, and plate butt welding method using laser cutting / laser welding nozzle |
JP2012066290A (en) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Suzuki Motor Corp | Welding torch nozzle |
JP2015077604A (en) * | 2013-10-15 | 2015-04-23 | 三菱重工業株式会社 | Welding equipment |
-
2014
- 2014-05-16 JP JP2014101889A patent/JP6372797B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015217408A (en) | 2015-12-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6372797B2 (en) | Laser welding nozzle | |
JP4555743B2 (en) | Laser processing head | |
JP5364517B2 (en) | Plasma torch and plasma arc welding method | |
JP2013075308A (en) | Powder-supplying nozzle and build-up-welding method | |
JP6704029B2 (en) | Processing nozzle and processing equipment | |
US10335899B2 (en) | Cross jet laser welding nozzle | |
JP6159583B2 (en) | Protection method of protective glass and laser processing head | |
JP7430424B2 (en) | Gas suction device and laser processing device | |
US10265800B2 (en) | Welding apparatus and nozzle device | |
CN110039178B (en) | Laser welding head | |
WO2015125522A1 (en) | Laser welding head, laser welding device, and gas nozzle for laser welding head | |
JPH0679489A (en) | Torch for laser beam machining | |
JP2014240090A (en) | Welding head and welding device | |
JPWO2020213051A1 (en) | Shielded gas nozzle for metal modeling and laser metal modeling equipment | |
JP4804512B2 (en) | Illuminated nozzle | |
JP6308865B2 (en) | Composite welding equipment | |
JP2012091198A (en) | Laser processing apparatus and laser processing method | |
JP5412813B2 (en) | Laser welding shield method, shield gas supply nozzle, and laser welding shield device | |
CN210209056U (en) | Laser welding head | |
CN209969853U (en) | Laser welding head with laser and protective gas isolation structure | |
JP2008068294A (en) | Welding apparatus for manufacturing welded steel pipe | |
JP2002219572A (en) | High speed gas chamber type gas shield arc welding method and high-speed gas injection nozzle | |
JP6162014B2 (en) | Laser processing head | |
JPH11285883A (en) | Welding nozzle device and laser beam welding method | |
JP7482647B2 (en) | Laser processing nozzle and laser processing device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170510 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170529 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180327 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180403 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180410 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180612 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180709 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6372797 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |