JPH03285785A

JPH03285785A - レーザビームオシレート装置

Info

Publication number: JPH03285785A
Application number: JP2086399A
Authority: JP
Inventors: Toshiichi Murayama; 村山　敏一; Masahiro Yuki; 正弘結城; Akira Fujishima; 藤島　公; Suemi Hirata; 平田　末美
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、レーザ溶接装置等に有用なレーザビームオシ
レート装置に関するものである。

［従来の技術］一般に、レーザ溶接においては、ＹＡＧレーザ、炭酸カ
スレーザ等のレーザ光を小スポットに集束させパワーを
増大させたレーザビームの形で用いる。従って、レーザ
溶接では、溶融金属幅か狭く、かつ、深く溶込み、溶接
速度も速いため、溶融金属の凝固が速く、溶融金属内の
カス成分が凝固金属内に閉じ込められ、空洞（ポロシテ
ィ）が発生ずる。

従来、レーザ肉盛溶接においては、レーザビームで所要
の溶接面積を得る必要から、また同時に表面の品質改善
をも図るなめ、レーザビームを溶接線方向と直交する方
向に直線的にオシレー１〜させる技術が知られている。

例えば、第３図に示ずレーザ溶接装置においては、加振
器ａによりミラーｂを往復動させ、これによりレーザビ
ームＣを溶接線方向と直交する方向にオシレー１〜させ
る。Ｐ方向に連続移動する母材ｄのｍｅ内に肉盛用粉末
ｆを配設し、オシシーｌ−溶接で肉盛ビードｇを形成す
る。この際、ビード幅両端部付近のエネルギー強度ピー
ク値を中央部強度の特定倍の範囲に規制することにより
、肉盛部品質の向上及び気孔（ブローポール）等の欠陥
の発生防止を図っている。

［発明か解決しようとする課題］しかしながら、従来のオシレート装置は、単にレーザビ
ームを直線的にオシレー１〜できるにずき゛なかった。

このため、レーザビームを溶接線方向と直交する方向に
オシレー１〜させるときは、溶融金属内のカス成分が凝
固金属内に閉じ込められ、ポロシティが発生ずる。これ
を避けるためには、更にレーザビームを溶接線方向オシ
レー１〜させるか、金属基体を移動させる必要がある。

しかし、前者は装置を複雑化させる問題があり、また後
者は、金属基体側を移動できない例えばタンクの突き合
わせ溶接のような用途には適用できないという問題があ
った。

本発明の目的は、上記課題を解決し、レーザビームを円
形にオシレー１〜し得るオシシー１〜装置を提１共する
ことにある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するなめ、本発明のレーザビームオシレ
ート装置は、レーザビームと同軸的に回転駆動される回
転体内に集光レンズを偏心させて装着した構成のもので
ある。

［作用］回転体はレーザビームと同軸的に回転駆動されるが、こ
の回転体内に装着されている集光レンズは回転体に対し
鋼心されている。このため、集光レンズで得られるレー
ザビームスポットは、回転体の回転中心軸線の周りを円
状に回転する。

即ち、レーザビームスボア１〜は円状にオシレートされ
、後戻りによる再加熱で溶融金属を撹拌し、かつ、ビー
ム孔を大きくしてカスを逃は易くし、ブローホールない
しポロシティ等の欠陥の発生を防止する。

［実施例］以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する
。

第１図、第２図において、１は外周面に外歯２を有する
円形の回転体であり、外歯２と噛み合う回転駆動軸３の
両軍４により矢印方向に回転される。５は回転体１の内
部に固定した集光レンズであり、集光レンズ５のレンズ
中心軸線６は回転体１の回転中心軸線７からズレ量Δた
け偏心している。従って、回転体１が回転した場合、集
光レンズ５のレンズ中心軸線６は、回転体１の回転中心
軸線７の周りに円形の軌跡８を描く。

回転体１にはレーザビーム９が透過てきるように開口部
１０か設けられており、集光レンズ５に入射されたレー
ザビーム９はスポット１１に集束されて、図示してない
金属基体に照射される。従って、このスポット１１も、
回転体１か回転しな場合、回転中心軸線７の周りに円形
の軌跡１２を描く。これがレーザビームのビームオシシ
ー１−動作となる。

この実施例では、このビームオシレ−１・量の設定を可
変にするため、オシレート量設定機構１３が付加されて
いる。即ち、集光レンズ５はその周囲縁を把持するレン
ズ固定マウント１４と一体化された上で、回転体１に片
側面から設けた楕円形の凹所１５内に摺動可能に配置さ
れており、また、そのレンズ固定マウン１−１４の外周
面の一箇所は、ネジ送り機構１６により、回転体１の楕
円形凹所１５の内周面に固定されている。従って、集光
レンズ５が回転体１に固定であることには変りがないか
、上記ネジ送り機構１６の繰出し量を調節すれば、楕円
形凹所１１内におけるレンズ固定マウント１０の位置が
上記楕円の長軸方向に変位し、これにより回転中心軸線
７からｌ／ンズ中心軸線６が偏心しているズレ量Δを任
意に変更することができる。

次に、上記構成のオシレート装置の作用を説明する。

上記構成のオシレート装置の集光レンズ５に図示してな
いレーザ装置からのレー→ノ゛ビーム９を入射すると、
第２図の如く、そのレンズ焦点にレーザビームスポット
１１が形成される。一方、図示してないモータにより回
転駆動軸３が矢印１７方向に回転され、回転体１が、例
えば１０へ−１，ｋ　１１ｚの速度で矢印１８方向に回
転される。このとき、回転体１内に固定しである集光レ
ンズ５も、回転中心軸線７を中心として一緒に回転する
。集光レンズ５の中心線６か描く軌跡８は回転中心軸線
７を中心とした円であり、金属基体に当てられているレ
ーザビームスホゾ＋−１−１の軌跡１２も、回転中心軸
線７を中心とし且つこれからズレ量△たけ離れな位置に
添った円を掃くことになる。従って、１０〜１ｋｌｌｚ
の速度てレーザビームスポット１１をオシレー１〜する
ことができる。

上記オシレート装置を用いて母材同士の突き合わせ溶接
を行う場合には、オシレート量設定機構１３によりオシ
シーｌ−量の設定、オシレート装置の溶接すべき位置へ
の位置決めをなし、溶接線に沿った溶接を開始する。

レーザ溶接では、溶融金属幅か狭く、かつ、深く溶込み
、溶接速度も速いなめ、溶融金属の凝固が速く、溶融金
属内のカス成分が凝固金属内に閉じ込められ、ポロシテ
ィが発生し易い。しかし、ｌ記オシｌ／　−Ｊ〜装置は
、レーザビームスボッ１〜１１を円状にオシレー１〜す
るので、溶融金属を撹拌し、かつ、ビーム穿孔を大きく
することで、カスを逃げ易くし、ポロシティの発生を防
止する。

つまり、レーザビームスボッ１〜１１が円を描きながら
前進するなめ、１つの円を描く動作で溶接部の穿孔開口
径が大きくなり、しかも溶融金属が冷却しない内に、円
を描いて後戻りしたレーザビームスポットか当該溶融金
属を再加熱するため、穿孔内の金属蒸気は容易に大気中
に放出される。このため、溶融金属内に発生した気泡が
凝固時に離脱できないで残留する度合いが激減し、溶融
金属内の気泡の発生が防止される。これにより、溶接部
の欠陥発生は防止される。

尚、上記実施例ではレーザ溶接の場合を例にして説明し
たが、本発明のビームオシレート装置は、円形の穴あけ
装置としても使用することかできる。この場合、ビーム
オシレート量設定ｆ［Ｗｉ３は穿孔ずべき穴の大きさを
決定する手段として機能することとなる。

「発明の効果Ｊ以上要するに本発明のビームオシレート装置は、レーザ
ビームを円形にオシレー１〜するものであるのて、単一
の簡易な構成のオシシー１〜装置でありながら、肉盛溶
接等の必要溶接幅の確保たけでなく、溶融金属の再加熱
による攪拌作用をも得ることができ、溶融金属内の気泡
、空洞等の溶接部の欠陥の発生を防止てきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すビームオシシー１〜装
置の上面図、第２図は第１図の断面図、第３図は従来の
肉盛溶接装置の説明図である。図中、１は回転体、３は回転駆動軸、５は集光レンズ、
６はレンズ中心軸線、７は回転中心軸線、９はレーザビ
ーム、１１はレーザビームスボッ１〜．１２はスボッ１
への軌跡、１３はオシレート量設定機構、１４はレンズ
固定マウント、１５は楕円形の凹所、１６はネジ送り機
構を示す２

Claims

【特許請求の範囲】

１、レーザビームと同軸的に回転駆動される回転体内に
集光レンズを偏心させて装着したことを特徴とするレー
ザビームオンレート装置。