JPH04313485A - レーザ加工ヘッド - Google Patents
レーザ加工ヘッドInfo
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- JPH04313485A JPH04313485A JP3034333A JP3433391A JPH04313485A JP H04313485 A JPH04313485 A JP H04313485A JP 3034333 A JP3034333 A JP 3034333A JP 3433391 A JP3433391 A JP 3433391A JP H04313485 A JPH04313485 A JP H04313485A
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はレーザ加工ヘッドに係
り、特に亜鉛メッキなど表面処理された鋼板を安定に溶
接するためのレーザ溶接用加工ヘッドに関するものであ
る。
り、特に亜鉛メッキなど表面処理された鋼板を安定に溶
接するためのレーザ溶接用加工ヘッドに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、レーザビームを集光、高密度化し
、金属あるいは非金属加工に応用することが盛んに行な
われており、特に低歪溶接、高速溶接を特徴とする接合
手段として、レーザ溶接の適用が高まりつつある。一方
、製品に要求される品質も高まり、それに伴って溶接さ
れる材料の変化も著しい。例えば、自動車産業では耐腐
食性の向上を図るため、亜鉛メッキなどの表面処理鋼板
が積極的に使用されつつある。しかし、溶接加工から見
た場合、溶接時に表面処理材が燃焼し、ブローホールな
どの溶接欠陥を発生することがよく知られている。この
溶接欠陥の解決手段として、一般的なアーク溶接の分野
では、消耗電極であるワイヤの組成を変えるなどの工夫
が払われているが、いまだ完全な決め手にはなり得てい
ない。又、レーザ溶接の場合は特に重ね継ぎ手について
溶接欠陥の解消が課題であるが、この課題を解決するの
に従来においては次の様な工夫が払われている。即ち、
図8はレーザによる従来の重ね溶接を示す断面図で、一
対の板材1,2に所定の間隙gを確保して加工ヘッド3
により溶接する状態を示す図である。この様にして溶接
することにより、燃焼した亜鉛層のガスは、間隙gに侵
入しさらに周辺へと拡散されるため、融合した金属中に
は残留せず溶接欠陥を発生させないことになる。
、金属あるいは非金属加工に応用することが盛んに行な
われており、特に低歪溶接、高速溶接を特徴とする接合
手段として、レーザ溶接の適用が高まりつつある。一方
、製品に要求される品質も高まり、それに伴って溶接さ
れる材料の変化も著しい。例えば、自動車産業では耐腐
食性の向上を図るため、亜鉛メッキなどの表面処理鋼板
が積極的に使用されつつある。しかし、溶接加工から見
た場合、溶接時に表面処理材が燃焼し、ブローホールな
どの溶接欠陥を発生することがよく知られている。この
溶接欠陥の解決手段として、一般的なアーク溶接の分野
では、消耗電極であるワイヤの組成を変えるなどの工夫
が払われているが、いまだ完全な決め手にはなり得てい
ない。又、レーザ溶接の場合は特に重ね継ぎ手について
溶接欠陥の解消が課題であるが、この課題を解決するの
に従来においては次の様な工夫が払われている。即ち、
図8はレーザによる従来の重ね溶接を示す断面図で、一
対の板材1,2に所定の間隙gを確保して加工ヘッド3
により溶接する状態を示す図である。この様にして溶接
することにより、燃焼した亜鉛層のガスは、間隙gに侵
入しさらに周辺へと拡散されるため、融合した金属中に
は残留せず溶接欠陥を発生させないことになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、レーザでの溶接
は上記のようになされているが、溶接される物の大きさ
、形状などにより必ずしも間隙gを均一に確保すること
は容易ではなく、実用性に欠ける問題点があった。
は上記のようになされているが、溶接される物の大きさ
、形状などにより必ずしも間隙gを均一に確保すること
は容易ではなく、実用性に欠ける問題点があった。
【0004】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、安定な表面処理鋼板などのレーザ加工
を可能にするレーザ加工ヘッドの提供を目的とする。
なされたもので、安定な表面処理鋼板などのレーザ加工
を可能にするレーザ加工ヘッドの提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の第1の発明に
係るレーザ加工ヘッドは、レーザ光を案内する第1のノ
ズルと、上記第1のノズルの外周に所望間隙を介在して
配設される第2のノズルと、上記第1のノズルの内部と
上記間隙間を連通する小孔と、上記加工ガスを上記小孔
を通して上記間隙へ流入する分と上記第1のノズルの先
端へ流入する分とに分離する加工ガス分離手段を備えた
ものである。
係るレーザ加工ヘッドは、レーザ光を案内する第1のノ
ズルと、上記第1のノズルの外周に所望間隙を介在して
配設される第2のノズルと、上記第1のノズルの内部と
上記間隙間を連通する小孔と、上記加工ガスを上記小孔
を通して上記間隙へ流入する分と上記第1のノズルの先
端へ流入する分とに分離する加工ガス分離手段を備えた
ものである。
【0006】また、第2の発明に係るレーザ加工ヘッド
は、加工ガス分離手段と小孔との間に通気性素材のフィ
ルター手段を介在させたものである。
は、加工ガス分離手段と小孔との間に通気性素材のフィ
ルター手段を介在させたものである。
【0007】更に、第3の発明か係るレーザ加工ヘッド
は、第1のノズルと第2のノズルとの間に形成される間
隙に通気性素材のフィルータ手段を介在させたものであ
る。
は、第1のノズルと第2のノズルとの間に形成される間
隙に通気性素材のフィルータ手段を介在させたものであ
る。
【0008】第4の発明に係るレーザ加工ヘッドは、レ
ーザ光を案内する第1のノズルと、上記第1のノズルの
外周に所望間隙を介在して配設される第2のノズルと、
上記間隙に上記加工ガスを供給する加工ガス供給手段と
、上記加工ガス供給手段により上記間隙に供給される加
工ガスを通す通気性素材のフィルータ手段を備えたもの
である。
ーザ光を案内する第1のノズルと、上記第1のノズルの
外周に所望間隙を介在して配設される第2のノズルと、
上記間隙に上記加工ガスを供給する加工ガス供給手段と
、上記加工ガス供給手段により上記間隙に供給される加
工ガスを通す通気性素材のフィルータ手段を備えたもの
である。
【0009】また、第5の発明に係るレーザ加工ヘッド
は、レーザ光を案内する第1のノズルと、上記第1のノ
ズルの外周に所望間隙を介在して配設される第2のノズ
ルと、上記間隙に上記加工ガスを供給する加工ガス供給
手段と、上記間隙に介在される通気性素材のフィルター
手段を備えたものである。
は、レーザ光を案内する第1のノズルと、上記第1のノ
ズルの外周に所望間隙を介在して配設される第2のノズ
ルと、上記間隙に上記加工ガスを供給する加工ガス供給
手段と、上記間隙に介在される通気性素材のフィルター
手段を備えたものである。
【0010】更にまた、第6の発明に係るレーザ加工ヘ
ッドは、レーザ光を案内する第1のノズルと、上記第1
のノズルの外周に所望間隙を介在して配設される第2の
ノズルと、上記間隙に上記加工ガスを供給する加工ガス
供給手段と、上記第1のノズルの先端部に位置し、着脱
自在に装着される通気性素材のフィルター手段を備えた
ものである。
ッドは、レーザ光を案内する第1のノズルと、上記第1
のノズルの外周に所望間隙を介在して配設される第2の
ノズルと、上記間隙に上記加工ガスを供給する加工ガス
供給手段と、上記第1のノズルの先端部に位置し、着脱
自在に装着される通気性素材のフィルター手段を備えた
ものである。
【0011】
【作用】この発明における加工ヘッドは、集光されたレ
ーザ光を案内するノズルの周囲に、均一な流速を有する
シールドガスを供給し、例えば燃焼した亜鉛層のガスと
溶融金属との反応を緩和する。
ーザ光を案内するノズルの周囲に、均一な流速を有する
シールドガスを供給し、例えば燃焼した亜鉛層のガスと
溶融金属との反応を緩和する。
【0012】また、シールドガスの流通路に配設された
通気性素材のフィルター手段が、供給されたシールドガ
スの流れを均一な状態に制御する。
通気性素材のフィルター手段が、供給されたシールドガ
スの流れを均一な状態に制御する。
【0013】
【実施例】実施例1.図1はこの発明の第1の実施例を
示すレーザ溶接用加工ヘッドの構成を示す断面図である
。図において、3は集光光学部品10(図では放物面鏡
で表示した)を保持するヘッド本体、11はヘッド本体
3に係合すると共に、集光されたレーザビーム12を案
内する第1のノズル、13は第1のノズル11の斜面1
4に放射状に加工された複数の小穴、15は第1のノズ
ル11の斜面内部で小穴13より若干下部で、段部16
に接合された所定長さを有する筒状体、17は第1のノ
ズル11の外周にねじ18にて固定され、第1のノズル
11の外周とで円錐状の所望間隙を形成する第2のノズ
ルである。なお、上記筒状体15は、通気性素材のフィ
ルターにより構成されている。
示すレーザ溶接用加工ヘッドの構成を示す断面図である
。図において、3は集光光学部品10(図では放物面鏡
で表示した)を保持するヘッド本体、11はヘッド本体
3に係合すると共に、集光されたレーザビーム12を案
内する第1のノズル、13は第1のノズル11の斜面1
4に放射状に加工された複数の小穴、15は第1のノズ
ル11の斜面内部で小穴13より若干下部で、段部16
に接合された所定長さを有する筒状体、17は第1のノ
ズル11の外周にねじ18にて固定され、第1のノズル
11の外周とで円錐状の所望間隙を形成する第2のノズ
ルである。なお、上記筒状体15は、通気性素材のフィ
ルターにより構成されている。
【0014】以上のように構成されたレーザ溶接用加工
ヘッドにおいて、溶接時には第1のノズル11の先端に
生ずるプラズマ蒸気を排除するため、ヘッド本体3にア
ルゴンガスあるいはヘリウムガスを加工ガスとして供給
することが衆知である。ヘッド本体3に供給された加工
ガスは、筒状体15により分離され大部分が第1のノズ
ル11に案内されて溶接金属に噴射される。残りの加工
ガスは、複数の小穴13を介して第2のノズル17へ供
給され、第1のノズル14の外周から放出される。
ヘッドにおいて、溶接時には第1のノズル11の先端に
生ずるプラズマ蒸気を排除するため、ヘッド本体3にア
ルゴンガスあるいはヘリウムガスを加工ガスとして供給
することが衆知である。ヘッド本体3に供給された加工
ガスは、筒状体15により分離され大部分が第1のノズ
ル11に案内されて溶接金属に噴射される。残りの加工
ガスは、複数の小穴13を介して第2のノズル17へ供
給され、第1のノズル14の外周から放出される。
【0015】実施例2.図2はこの発明の第2の実施例
を示すレーザ溶接用加工ヘッドの構成を示す断面図であ
る。図において20〜22は第2のノズル17の内部斜
面に形成される段部、23〜25は段部20〜22の夫
々に装着され、内外径が各々異なるリング状の金網であ
る。なお、その他の構成については前記第1の実施例と
同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
を示すレーザ溶接用加工ヘッドの構成を示す断面図であ
る。図において20〜22は第2のノズル17の内部斜
面に形成される段部、23〜25は段部20〜22の夫
々に装着され、内外径が各々異なるリング状の金網であ
る。なお、その他の構成については前記第1の実施例と
同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
【0016】以上のように構成されたレーザ溶接用加工
ヘッドにおいて、筒状体15により分離された加工ガス
が、前記第1の実施例と同様に加工物の加工部に作用す
る。
ヘッドにおいて、筒状体15により分離された加工ガス
が、前記第1の実施例と同様に加工物の加工部に作用す
る。
【0017】実施例3.図3は、この発明の第3の実施
例を示すレーザ溶接用加工ヘッドの構成を示す断面図で
ある。図において、30は第1のノズル11の斜面14
および筒状体16の外周で形成される間隙に介在された
通気性素材のフィルター手段である。なお、その他の構
成については前記第1の実施例と同様であり、同一符号
を付して説明を省略する。
例を示すレーザ溶接用加工ヘッドの構成を示す断面図で
ある。図において、30は第1のノズル11の斜面14
および筒状体16の外周で形成される間隙に介在された
通気性素材のフィルター手段である。なお、その他の構
成については前記第1の実施例と同様であり、同一符号
を付して説明を省略する。
【0018】以上のように構成されたレーザ溶接用加工
ヘッドにおいて、第1のノズル11の斜面14および筒
状体16の外周で形成される間隙に介在されたフィルタ
ー手段30により、加工ガスの乱れが抑制され、均一な
流速による層流状態の加工ガスとして加工物の加工部に
供給される。
ヘッドにおいて、第1のノズル11の斜面14および筒
状体16の外周で形成される間隙に介在されたフィルタ
ー手段30により、加工ガスの乱れが抑制され、均一な
流速による層流状態の加工ガスとして加工物の加工部に
供給される。
【0019】実施例4.図4はこの発明の第4の実施例
を示すレーザ溶接用加工ヘッドの構成を示す断面図であ
る。図において、40は第1のノズル11の先端に形成
されたねじ部41により固定されるチップ部材で、図5
にその斜視図を示すように、放射状に形成された支持片
42を有している。43は図6のその斜視図を示す網状
構成体で、耐熱性の素材で構成されると共に、チップ部
材40と第2のノズル17の間に支持されている。また
、44は第1のノズル11と第2のノズル17により形
成される間隙に介在されるフィルター手段、45はシー
ルドガスを上記間隙に供給する管である。なお、上記フ
ィルター手段44は、図7にその斜視図を示すように略
円錐状に構成されており、金属を発泡化して気体を通す
性質を有した板状の素材を扇状に切断し、曲面体に成形
することにより製作されている。この図7においては、
複数の素材を組み合わせたものと示しているが、一体成
形してもよいことは言うまでもない。
を示すレーザ溶接用加工ヘッドの構成を示す断面図であ
る。図において、40は第1のノズル11の先端に形成
されたねじ部41により固定されるチップ部材で、図5
にその斜視図を示すように、放射状に形成された支持片
42を有している。43は図6のその斜視図を示す網状
構成体で、耐熱性の素材で構成されると共に、チップ部
材40と第2のノズル17の間に支持されている。また
、44は第1のノズル11と第2のノズル17により形
成される間隙に介在されるフィルター手段、45はシー
ルドガスを上記間隙に供給する管である。なお、上記フ
ィルター手段44は、図7にその斜視図を示すように略
円錐状に構成されており、金属を発泡化して気体を通す
性質を有した板状の素材を扇状に切断し、曲面体に成形
することにより製作されている。この図7においては、
複数の素材を組み合わせたものと示しているが、一体成
形してもよいことは言うまでもない。
【0020】以上、この発明の各実施例について図示説
明したが、この発明はこれに限定されるものでなく、主
旨を逸脱しない範囲で諸種の設計的変更が可能であり、
又、この発明による加工ヘッドはレーザ溶接ロボットを
含む自動溶接装置すべてに利用できることは言うまでも
ない。
明したが、この発明はこれに限定されるものでなく、主
旨を逸脱しない範囲で諸種の設計的変更が可能であり、
又、この発明による加工ヘッドはレーザ溶接ロボットを
含む自動溶接装置すべてに利用できることは言うまでも
ない。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によるレ
ーザ加工ヘッドによれば、加工ガスの一部をシールドガ
スとして溶接部周囲を覆う結果、例えば亜鉛メッキ鋼板
を溶接する際発生する亜鉛ガスが巻き込む空気と、溶融
金属との反応現象が緩和され、欠陥のない溶接部が得ら
れ、加工ガスの一部をシールドガスとして流用するのに
、シールドガス用の供給口をあらためて設ける必要はな
く、加工ヘッドの構造が簡略化される利点を持つ。
ーザ加工ヘッドによれば、加工ガスの一部をシールドガ
スとして溶接部周囲を覆う結果、例えば亜鉛メッキ鋼板
を溶接する際発生する亜鉛ガスが巻き込む空気と、溶融
金属との反応現象が緩和され、欠陥のない溶接部が得ら
れ、加工ガスの一部をシールドガスとして流用するのに
、シールドガス用の供給口をあらためて設ける必要はな
く、加工ヘッドの構造が簡略化される利点を持つ。
【0022】また、この発明の別の発明によれば、空気
との遮断が主目的であるシールドガスの通路に通気性素
材のフイルター手段を設けたので、加工ガスの乱れを抑
制し、均一な流速による層流状態のガスシールド性能が
得られる。
との遮断が主目的であるシールドガスの通路に通気性素
材のフイルター手段を設けたので、加工ガスの乱れを抑
制し、均一な流速による層流状態のガスシールド性能が
得られる。
【0023】また、溶接時にはいわゆる溶融金属がスパ
ッタとして飛散することがある、がそのスパッタがフィ
ルター手段に付着して目づまりを生じ、そのためシール
ドガスの流量が不均一になり初期の効果が得られなくな
る。このため、適時、フィルター手段を交換する必要が
生じるが、この発明の別の発明によればこのフィルター
手段の交換が極め容易となる利点がある。
ッタとして飛散することがある、がそのスパッタがフィ
ルター手段に付着して目づまりを生じ、そのためシール
ドガスの流量が不均一になり初期の効果が得られなくな
る。このため、適時、フィルター手段を交換する必要が
生じるが、この発明の別の発明によればこのフィルター
手段の交換が極め容易となる利点がある。
【図1】この発明の一実施例によるレーザ溶接用加工ヘ
ッドの構成を示す断面図である。
ッドの構成を示す断面図である。
【図2】この発明の他の実施例によるレーザ溶接用加工
ヘッドの構成を示す断面図である。
ヘッドの構成を示す断面図である。
【図3】この発明の他の実施例によるレーザ溶接用加工
ヘッドの構成を示す断面図である。
ヘッドの構成を示す断面図である。
【図4】この発明の他の実施例によるレーザ溶接用加工
ヘッドの構成を示す断面図である。
ヘッドの構成を示す断面図である。
【図5】この発明の実施例に使用されるチップ部材を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図6】この発明の実施例に使用されるフィルター手段
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図7】この発明の実施例に使用されるフィルター手段
の他の例を示す斜視図である。
の他の例を示す斜視図である。
【図8】レーザによる従来の重ね溶接状態を示す図であ
る。
る。
3 加工ヘッド本体
10 集光光学部品
11 第1のノズル
12 レーザビーム
13 小孔
15 筒状体
17 第2のノズル
20 フィルター手段
21 フィルター手段
22 フィルター手段
30 フィルター手段
40 フィルター手段
43 フィルター手段
44 フィルター手段
Claims (6)
- 【請求項1】 集光手段で集光したレーザ光を加工物
へ照射すると共に、上記加工物の加工部へ加工ガスを供
給して上記加工物を加工するレーザ加工ヘッドにおいて
、上記レーザ光を案内する第1のノズルと、上記第1の
ノズルの外周に所望間隙を介在して配設される第2のノ
ズルと、上記第1のノズルの内部と上記間隙間を連通す
る小孔と、上記加工ガスを上記小孔を通して上記間隙へ
流入する分と上記第1のノズルの先端へ流入する分とに
分離する加工ガス分離手段を具備するレーザ加工ヘッド
。 - 【請求項2】 集光手段で集光したレーザ光を加工物
へ照射すると共に、上記加工物の加工部へ加工ガスを供
給して上記加工物を加工するレーザ加工ヘッドにおいて
、上記レーザ光を案内する第1のノズルと、上記第1の
ノズルの外周に所望間隙を介在して配設される第2のノ
ズルと、上記第1のノズルの内部と上記間隙間を連通す
る小孔と、上記加工ガスを上記小孔を通して上記間隙へ
流入する分と上記第1のノズルの先端へ流入する分とに
分離する加工ガス分離手段と、上記加工ガス分離手段と
上記小孔との間に介在される通気性素材のフィルター手
段を具備するレーザ加工ヘッド。 - 【請求項3】 集光手段で集光したレーザ光を加工物
へ照射すると共に、上記加工物の加工部へ加工ガスを供
給して上記加工物を加工するレーザ加工ヘッドにおいて
、上記レーザ光を案内する第1のノズルと、上記第1の
ノズルの外周に所望間隙を介在して配設される第2のノ
ズルと、上記第1のノズルの内部と上記間隙間を連通す
る小孔と、上記加工ガスを上記小孔を通して上記間隙へ
流入する分と上記第1のノズルの先端へ流入する分とに
分離する加工ガス分離手段と、上記間隙に介在される通
気性素材のフィルター手段を具備するレーザ加工ヘッド
。 - 【請求項4】 集光手段で集光したレーザ光を加工物
へ照射すると共に、上記加工物の加工部へ加工ガスを供
給して上記加工物を加工するレーザ加工ヘッドにおいて
、上記レーザ光を案内する第1のノズルと、上記第1の
ノズルの外周に所望間隙を介在して配設される第2のノ
ズルと、上記間隙に上記加工ガスを供給する加工ガス供
給手段と、上記加工ガス供給手段により上記間隙に供給
される加工ガスを通す通気性素材のフィルター手段を具
備するレーザ加工ヘッド。 - 【請求項5】 集光手段で集光したレーザ光を加工物
へ照射すると共に、上記加工物の加工部へ加工ガスを供
給して上記加工物を加工するレーザ加工ヘッドにおいて
、上記レーザ光を案内する第1のノズルと、上記第1の
ノズルの外周に所望間隙を介在して配設される第2のノ
ズルと、上記間隙に上記加工ガスを供給する加工ガス供
給手段と、上記間隙に介在される通気性素材のフィルタ
ー手段を具備するレーザ加工ヘッド。 - 【請求項6】 集光手段で集光したレーザ光を加工物
へ照射すると共に、上記加工物の加工部へ加工ガスを供
給して上記加工物を加工するレーザ加工ヘッドにおいて
、上記レーザ光を案内する第1のノズルと、上記第1の
ノズルの外周に所望間隙を介在して配設される第2のノ
ズルと、上記間隙に上記加工ガスを供給する加工ガス供
給手段と、上記第1のノズルの先端部に位置し、着脱自
在に装着される通気性素材のフィルター手段を具備する
レーザ加工ヘッド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3034333A JP2623993B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | レーザ加工ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3034333A JP2623993B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | レーザ加工ヘッド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04313485A true JPH04313485A (ja) | 1992-11-05 |
JP2623993B2 JP2623993B2 (ja) | 1997-06-25 |
Family
ID=12411219
Family Applications (1)
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JP3034333A Expired - Lifetime JP2623993B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | レーザ加工ヘッド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2623993B2 (ja) |
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