JPH06114586A - Laser beam emitting unit - Google Patents

Laser beam emitting unit

Info

Publication number
JPH06114586A
JPH06114586A JP4266430A JP26643092A JPH06114586A JP H06114586 A JPH06114586 A JP H06114586A JP 4266430 A JP4266430 A JP 4266430A JP 26643092 A JP26643092 A JP 26643092A JP H06114586 A JPH06114586 A JP H06114586A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser emission
laser
blow air
optical system
holder
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.)
Pending
Application number
JP4266430A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Haruta
浩一 春田
Yuichiro Terashi
雄一郎 寺師
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Original Assignee
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Petrochemical Industries Ltd filed Critical Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Priority to JP4266430A priority Critical patent/JPH06114586A/en
Priority to CA 2092517 priority patent/CA2092517A1/en
Priority to EP93105030A priority patent/EP0562616A1/en
Publication of JPH06114586A publication Critical patent/JPH06114586A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lasers (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the laser beam emitting unit which accomplishes simultaneously and easily intensification of a spatter removing effect, prevention of optical pollution by reflection of spatters, prevention of nozzle clogging and observability of plasma and cover glass. CONSTITUTION:A holder 31 is located between a laser beam emitting port 2 and a single lens 4, demarcates passing space through which a laser beam is passed, has first and second blow-air blowoff parts 31a and 31b to blowoff the blow air, besides, consists of only an inner wall surface part to demarcate the passing space and at least is not provided with a baffle member to baffle blowoff of the blow air in the blowoff direction of the blow air. Namely, in order to reduce the reflection of spatters, the shape eliminating the whole wall surface other than a blowoff port of the blow air, a funnel-shaped assisting gas nozzle part 8 and a column to hold these is provided on an intermediate path till attaining the single lens 4 from works to be welded.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ出射ユニットに
関し、特にレーザ照射により、溶接ワークから飛散する
スパッタ及びヒュームを除去するブローエア吹き出し部
と、光学系を汚染する筒内壁でのスパッタの反射を無く
すためのアシストガス噴出ノズルとを有するホルダから
なるレーザ出射ユニットに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser emission unit, and more particularly to a blow air blowout section for removing spatters and fumes scattered from a welding work by laser irradiation, and a reflection of the spatters on the inner wall of a cylinder contaminating an optical system. The present invention relates to a laser emission unit including a holder having an assist gas ejection nozzle for eliminating it.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、この種のレーザ出射ユニット
は、ワークを臨むレーザ出射口と、レーザ光をレーザ出
射口から出射するレンズと、レーザ出射口とレンズとの
間に位置し、レーザを通す通過空間を筒内壁にて画定す
るホルダとから主に構成される。
2. Description of the Related Art Generally, a laser emitting unit of this type is located between a laser emitting port that faces a workpiece, a lens that emits laser light from the laser emitting port, and the laser emitting port and the lens, and allows the laser to pass therethrough. It is mainly composed of a holder that defines the passage space by the inner wall of the cylinder.

【0003】さらに、このホルダには、通過空間にブロ
ーエアを吹き出し、溶接ワークから飛散するスパッタ及
びヒュームを除去するブローエア吹出し部と、レンズを
汚染する筒内壁でのスパッタの反射を無くすためのアシ
ストガスまたはシールドガスを噴出するアシストガス噴
出ノズルとが設けられていた。なお、従来のレーザ出射
ユニットの形状としては、レンズ・ミラー等の集光光学
系からブローエア吹き出し部、さらにアシストガス噴出
ノズルまで、一体的な連続円型のものが一般的であっ
た。
Further, in this holder, blow air is blown into the passage space to remove spatter and fumes scattered from the welding work, and an assist gas for eliminating reflection of spatter on the inner wall of the cylinder that contaminates the lens. Alternatively, an assist gas jet nozzle for jetting the shield gas is provided. Incidentally, as the shape of the conventional laser emission unit, generally, a continuous circular shape is integrated from the condensing optical system such as a lens and a mirror to the blow air blowing portion and the assist gas ejection nozzle.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たレーザ出射ユニットにおけるホルダには、以下の問題
点があった。 溶接ワークから飛散したスパッタ、ヒューム(金属蒸
気)が、筒内壁に反射して上方向に向かい、集光光学系
を損なう原因となっていた。 スパッタ除去用エアブローの流量が小さく、吹き出し
後のエアブロー流速も小さかった。 エアブロー吹き出し部が、一段しか無くスパッタ除去
効果が低かった。 アシストガス噴出ノズルの先端がスパッタ及びヒュー
ムにより詰まるため、シールドガスが出なくなることが
多かった。 レーザ出射ユニットが、連続円筒型で構成されていた
ので、レーザ誘起プラズマがユニット内に入り込むた
め、分光光学的にプラズマ光を観測し、レーザプロセス
モニタリングをし、スパッタ保護ガラスの観測すること
が困難であった。
However, the holder of the above laser emitting unit has the following problems. Spatters and fumes (metal vapors) scattered from the welding work were reflected on the inner wall of the cylinder and moved upward, causing damage to the light collection optical system. The flow rate of the air blow for spatter removal was low, and the flow rate of the air blow after blowing was also low. The air blow-off part had only one step, and the effect of removing spatter was low. Since the tip of the assist gas ejection nozzle is clogged with spatter and fumes, the shield gas often does not come out. Since the laser emission unit was configured as a continuous cylindrical type, laser-induced plasma enters the unit, so it is difficult to observe plasma light spectroscopically, perform laser process monitoring, and observe the spatter protection glass. Met.

【0005】すなわち、これらの問題がレーザ溶接時に
は同時発生的に生ずる。そのため、工業的に満足される
レーザ出射ユニットを構成するためにはこれらの問題点
をすべて同時的に解決する方法が切望されていた。
That is, these problems occur simultaneously during laser welding. Therefore, in order to construct a laser emission unit that is industrially satisfactory, a method of simultaneously solving all of these problems has been desired.

【0006】そこで、本発明の技術的課題は、上記欠点
に鑑み、スパッタ除去効果の強化、スパッタの反射によ
る光学系汚染の防止、ノズル詰まり防止かつプラズマ及
び保護ガラスの観測可能を、同時的にかつ簡易に達成す
るレーザ出射ユニットを提供することにある。
In view of the above drawbacks, the technical problem of the present invention is to simultaneously enhance the effect of removing spatter, prevent optical system contamination due to reflection of spatter, prevent nozzle clogging, and observe plasma and protective glass at the same time. Another object is to provide a laser emission unit that can be easily achieved.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は前記技術的課題
を解決するために、以下の構成を採用した。第1に、本
発明のレーザ出射ユニットは、ワークを臨むレーザ出射
口を有するノズル部と、レーザ光を前記レーザ出射口か
ら出射するレーザ出射光学系と、前記レーザ出射口と前
記レーザ出射光学系との間に位置して前記レーザを通す
通過空間と、前記通過空間においてレーザ出射方向に実
質的に直交する方向にブローエアを吹き出すブローエア
吹出し部を有するホルダとを有し、前記ホルダは、前記
ノズル部を前記レーザ出射光学系側に接続する接続部材
からなり、この接続部材は前記通過空間の周囲を外部に
解放したことを特徴とするものである。
The present invention adopts the following constitution in order to solve the above technical problems. Firstly, a laser emitting unit of the present invention includes a nozzle portion having a laser emitting port that faces a workpiece, a laser emitting optical system that emits laser light from the laser emitting port, the laser emitting port, and the laser emitting optical system. And a holder having a blow air blowing portion for blowing the blow air in a direction substantially orthogonal to the laser emitting direction in the passing space, the holder being located between the holder and the nozzle. The connecting member connects the part to the laser emission optical system side, and the connecting member opens the periphery of the passage space to the outside.

【0008】すなわち、本発明のレーザ出射ユニット
は、エアブロー吹き出し部を備えたアシストガスノズル
ホルダを有することを特徴とするレーザ出射ユニットに
おいて、レーザ照射により溶接ワークから飛散するスパ
ッタ及びヒュームが光学系に達するまでの中間経路にお
けるスパッタの反射を無くすため、ブローエア吹き出し
方向の壁面を取り除いた形状としたものである。
That is, the laser emission unit of the present invention has an assist gas nozzle holder provided with an air blow blowout portion. In the laser emission unit, spatters and fumes scattered from the welding work by laser irradiation reach the optical system. In order to eliminate the reflection of spatter in the intermediate path up to, the wall surface in the blowing air blowing direction is removed.

【0009】換言すれば、本発明のレーザ出射ユニット
は、スパッタの反射を低減するため、溶接ワークからレ
ーザ出射光学系に達するまでの中間経路に、ブローエア
吹き出し口とアシストガスノズルとこれらを保持する支
柱以外の壁面全てを除去した形状を呈する。この支柱
は、前記ブローエア吹出し口を設けかつ前記ノズル部を
保持するにたる必要最小限の支柱である。
In other words, in the laser emitting unit of the present invention, in order to reduce the reflection of spatter, the blow air blowing port, the assist gas nozzle, and the support for holding these are provided in the intermediate path from the welding work to the laser emitting optical system. Except for all the walls except for the shape. This strut is the minimum necessary strut for providing the blow air outlet and holding the nozzle portion.

【0010】第2に、本発明のレーザ出射ユニットの好
ましい状態においては、前記レーザ出射ユニットにおい
て、前記ブローエア吹出し部は、前記通過空間を臨む第
1及び第2のブローエア吹出し口を有することを特徴と
するものである。
Secondly, in a preferred state of the laser emitting unit of the present invention, in the laser emitting unit, the blow air blowing portion has first and second blow air blowing ports facing the passage space. It is what

【0011】本発明の好ましい状態におけるレーザ出射
ユニットは、スパッタ除去効果を確実にするために、ブ
ローエア吹き出し部を複数段備えるものと言える。第3
に、本発明のレーザ出射ユニットの好ましい状態は、前
記レーザ出射ユニットにおいて、前記光学系集光点から
の前記第1及び第2のブローエア吹出し口の離間距離を
L1及びL2とした場合に、前記第1及び第2のブロー
エア吹出し口は、実質的にL1:L2=1:2である離
間距離比をもって、配されてなることを特徴とする物で
ある。
It can be said that the laser emitting unit in the preferred state of the present invention is provided with a plurality of blow air blowing portions in order to ensure the effect of removing spatter. Third
In a preferred state of the laser emission unit of the present invention, in the laser emission unit, when the separation distances of the first and second blow air outlets from the optical system converging point are L1 and L2, The first and second blow air outlets are characterized by being arranged with a separation distance ratio of substantially L1: L2 = 1: 2.

【0012】すなわち、本発明の特に好ましい態様は、
スパッタ除去効果を最適にするため、第1及び第2のブ
ローエア吹出し口の溶接ワークからの距離比が、およ
そ、 L1:L2= 1 : 2 とした。
That is, a particularly preferred embodiment of the present invention is
In order to optimize the spatter removal effect, the distance ratio of the first and second blow air outlets from the welding work was set to approximately L1: L2 = 1: 2.

【0013】第4に、本発明のレーザ出射ユニットの好
ましい状態は、前記レーザ出射ユニットにおいて、前記
第1及び第2のブローエア吹出し口は、少なくとも幅3
mm以下のスリット形状を呈してなることを特徴とするも
のである。
Fourthly, in a preferred state of the laser emitting unit of the present invention, in the laser emitting unit, the first and second blow air outlets have at least a width of 3
It is characterized by exhibiting a slit shape of mm or less.

【0014】すなわち、本発明のレーザ出射ユニット
は、吹き出し後のブローエアの流速を高めるために、ブ
ローエア吹き出し部の出口であるブローエア吹出し口の
形状を、細スリットとしたものである。
That is, in the laser emission unit of the present invention, in order to increase the flow velocity of the blow air after being blown, the shape of the blow air blowout port which is the outlet of the blow air blowout section is a fine slit.

【0015】第5に、本発明のレーザ出射ユニットの好
ましい状態は、ワークを臨むレーザ出射口と、レーザ光
を前記レーザ出射口から出射するレーザ出射光学系と、
前記レーザ出射口と前記レーザ出射光学系との間に位置
し、前記レーザを通す通過空間を画定するホルダとを有
し、このホルダは、前記レーザ出射口の近傍から前記ワ
ークに向かって、アシストガスを噴出するアシストガス
噴出ノズルを有し、このアシストガス噴出ノズルは、銅
合金を有することを特徴とするものである。
Fifth, a preferable state of the laser emission unit of the present invention is a laser emission port that faces a workpiece, and a laser emission optical system that emits laser light from the laser emission port.
It has a holder that is located between the laser emission port and the laser emission optical system and defines a passage space through which the laser passes, and the holder assists from near the laser emission port toward the workpiece. An assist gas ejection nozzle for ejecting gas is provided, and the assist gas ejection nozzle is characterized by having a copper alloy.

【0016】すなわち、本発明のレーザ出射ユニットの
好ましい状態は、アシストガス吹き付けノズルであるア
シストガス噴出ノズルへのスパッタ及びヒュームの付着
を防止するために、アシストガス噴出ノズルの材質を銅
合金としたものである。
That is, in a preferred state of the laser emission unit of the present invention, the material of the assist gas ejection nozzle is a copper alloy in order to prevent the spatter and fume from adhering to the assist gas ejection nozzle which is the assist gas ejection nozzle. It is a thing.

【0017】第6に、本発明のレーザ出射ユニットの好
ましい状態は、前記レーザ出射ユニットにおいて、前記
銅合金は、銅クロム合金であることを特徴とするもので
ある。
Sixth, a preferable state of the laser emitting unit of the present invention is that in the laser emitting unit, the copper alloy is a copper chromium alloy.

【0018】すなわち、本発明のレーザ出射ユニットの
好ましい状態は、アシストガス噴出ノズルへのスパッタ
及びヒュームの付着を防止するために、より好ましく
は、アシストガス噴出ノズルの材質が、Cu−Cr合金
であることを特徴とするものである。これらの材料を用
いて本発明で用いられるノズルは、切削加工等の機械加
工で安価に製作する事が出来る。
That is, the preferred state of the laser emission unit of the present invention is, more preferably, the material of the assist gas ejection nozzle is a Cu--Cr alloy in order to prevent spatter and fume from adhering to the assist gas ejection nozzle. It is characterized by being. The nozzle used in the present invention using these materials can be manufactured at low cost by machining such as cutting.

【0019】第7に、本発明のレーザ出射ユニットの好
ましい状態は、上述した第1〜第5のいずれかの本発明
のレーザ出射ユニットに、銅クロム合金からなるアシス
トガス噴出ノズルを有することを特徴とするものであ
る。
Seventh, a preferable state of the laser emission unit of the present invention is that the laser emission unit of any one of the first to fifth aspects of the present invention has an assist gas ejection nozzle made of a copper-chromium alloy. It is a feature.

【0020】第8に、本発明のレーザ出射ユニットの好
ましい状態は、前記レーザ出射ユニットにおいて、前記
通過空間に、前記レーザ出射光学系を光学的に保護する
保護フィルタを設けてなることを特徴とするものであ
る。この保護フィルタは、例えば透明な保護ガラスが考
えれる。
Eighth, a preferable state of the laser emitting unit of the present invention is that in the laser emitting unit, a protective filter for optically protecting the laser emitting optical system is provided in the passage space. To do. The protective filter may be transparent protective glass, for example.

【0021】第9に、本発明のレーザ出射ユニットの好
ましい状態は、前記ホルダは、レーザ誘起プラズマを分
光光学的に視認可能な、或いは、レーザプロセスモニタ
リング可能な径寸法を有することを特徴とするものであ
る。
Ninth, a preferable state of the laser emitting unit of the present invention is characterized in that the holder has a diameter dimension that allows laser-induced plasma to be visually spectroscopically observed or laser process monitoring can be performed. It is a thing.

【0022】すなわち、本発明のレーザ出射ユニットの
好ましい状態は、出射ユニットが大開口型のアシストガ
スノズルホルダで構成されているので、レーザ誘起プラ
ズマを分光光学的に観測可能で、レーザプロセスモニタ
リングをすることが可能である。またスパッタ保護ガラ
スの観測も容易である。
That is, in a preferable state of the laser emission unit of the present invention, since the emission unit is composed of a large aperture type assist gas nozzle holder, laser-induced plasma can be observed spectroscopically and laser process monitoring is performed. It is possible. It is also easy to observe the spatter protection glass.

【0023】なお、本発明において、被溶接材料として
はA1合金、Cu合金、炭素鋼、ステンレス鋼、Ni合
金、Zn合金、Mg合金、Mo合金、及びTi合金等の
遷移金属を主成分とする合金等、及びそれらにメッキ等
の表面処理を施した合金(特にZnメッキ鋼板)、各種
セラミックス、各種ガラスを使用する事が好ましい。
In the present invention, the materials to be welded are mainly composed of transition metals such as A1 alloy, Cu alloy, carbon steel, stainless steel, Ni alloy, Zn alloy, Mg alloy, Mo alloy, and Ti alloy. It is preferable to use an alloy or the like, an alloy obtained by subjecting them to a surface treatment such as plating (particularly a Zn-plated steel plate), various ceramics, and various glasses.

【0024】[0024]

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照して説
明する。図1に示すように、光ファイバ1の先端に、本
実施例のレーザ出射ユニットが接続されている。光ファ
イバ1は、図示しないレーザ装置から出射されたレーザ
光を本ユニットまで案内する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the laser emitting unit of the present embodiment is connected to the tip of the optical fiber 1. The optical fiber 1 guides laser light emitted from a laser device (not shown) to this unit.

【0025】本ユニットは、本体3を有し、この本体3
は、単レンズ4を内装した筒状胴部5と、この筒状胴部
5に連結され先端ユニット部6とを有する。先端ユニッ
ト部6は、連結用筒部7とこの連結用筒部7に続く支柱
状ホルダ31と先端先細りの漏斗状の漏斗状アシストガ
スノズル部8とで構成されている。
This unit has a main body 3, and the main body 3
Has a tubular body portion 5 in which the single lens 4 is installed, and a tip unit portion 6 connected to the tubular body portion 5. The tip unit portion 6 is composed of a connecting cylinder portion 7, a post-shaped holder 31 following the connecting cylinder portion 7, and a funnel-shaped funnel-shaped assist gas nozzle portion 8 having a tapered tip.

【0026】先端ユニット部6の連結用筒部7と筒状胴
部5とは、互いに嵌脱自在に連結されている。前記ホル
ダ31に対応して、前記レーザ出射口と前記レーザ出射
光学系である単レンズ4との間が前記レーザを通す通過
空間Aとなっている。
The connecting cylinder portion 7 and the cylindrical body portion 5 of the tip unit portion 6 are connected to each other so that they can be inserted into and removed from each other. Corresponding to the holder 31, a passage space A through which the laser passes is formed between the laser emission port and the single lens 4 which is the laser emission optical system.

【0027】前記漏斗状アシストガスノズル部8の先端
にレーザ出射口2が設けられ、単レンズ4で集光された
レーザ光を通過空間Aを通過してレーザ出射口2から出
射するように構成されている。
A laser emission port 2 is provided at the tip of the funnel-shaped assist gas nozzle portion 8 so that the laser beam focused by the single lens 4 passes through the passage space A and is emitted from the laser emission port 2. ing.

【0028】単レンズ4のレーザ出射口側の前方には、
レーザ出射口2と単レンズ4との間において、筒状胴部
5と連結用筒部7との連結部に透明なフィルタとしての
保護ガラス9が介挿されている。
In front of the laser exit side of the single lens 4,
A protective glass 9 as a transparent filter is inserted between the laser emission port 2 and the single lens 4 at the connecting portion between the tubular body portion 5 and the connecting tubular portion 7.

【0029】次に、ホルダ31は、上述した通り、レー
ザ出射口2と単レンズ4との間に位置し、レーザを通す
通過空間Aを観念的に画定しているが、このホルダ31
は支柱状であるため、通過空間Aの周囲はそのほとんど
が外部に解放されている。ホルダ31は、通過空間A
に、ブローエアを吹き出す第1及び第2のブローエア吹
出し部31a及び31bを有している。
Next, as described above, the holder 31 is located between the laser emission port 2 and the single lens 4 and conceptually defines the passage space A through which the laser passes.
Has a pillar shape, and therefore, most of the area around the passage space A is open to the outside. The holder 31 has a passage space A.
Further, it has first and second blow air blowing portions 31a and 31b for blowing blow air.

【0030】換言すれば、ホルダ31は、通過空間Aに
沿って第1及び第2のブロー吹出部31a,31bを設
けるに必要最小限な幅を有するのみで、少なくとも、ブ
ローエアの吹き出し、あるいは、ブローエアが通過空間
から逃げるのを邪魔する邪魔部材を、ブローエアの吹き
出し方向には設けてはいない。すなわち、スパッタの反
射を低減するため、溶接ワークから単レンズ4に達する
までの中間経路に、ブローエア吹き出し口と漏斗状アシ
ストガスノズル部8とこれらを保持する支柱以外の壁面
全てを除去した形状を呈する。このため、ホルダ31
は、レーザ誘起プラズマを分光光学的に視認可能な、或
いは、レーザプロセスモニタリング可能な径寸法をもっ
て形成することができた。また、スパッタ保護ガラス9
の観測も容易である。
In other words, the holder 31 has only the minimum width necessary to provide the first and second blow blowout portions 31a, 31b along the passage space A, and at least blows blow air, or No baffle member that prevents the blow air from escaping from the passage space is provided in the blow air blowing direction. That is, in order to reduce the reflection of spatter, the intermediate path from the welding work to the single lens 4 has a shape in which all of the wall surfaces other than the blow air blowout port, the funnel-shaped assist gas nozzle portion 8 and the columns holding these are removed. . Therefore, the holder 31
Was able to form the laser-induced plasma with a spectroscopically visible or laser process monitorable diameter. Also, spatter protection glass 9
Is also easy to observe.

【0031】さらに、スパッタ除去効果を最適にするた
め、第1及び第2のブローエア吹出し部31a及び31
bの吹出し口の離間距離L1及びL2は、実質的にL
1:L2=1:2である離間距離比をもって、配されて
いる。
Furthermore, in order to optimize the effect of removing spatter, the first and second blow air blowing portions 31a and 31 are provided.
The separation distances L1 and L2 of the outlets of b are substantially L
They are arranged with a separation distance ratio of 1: L2 = 1: 2.

【0032】また、図2をも参照して、第1及び第2の
ブローエア吹出し部31a及び31bの吹出し口は、幅
3mm以下のスリット形状を呈しており、エアブロー流速
が、大きく、スパッタ除去効果が一段と強化されてい
る。
Referring also to FIG. 2, the outlets of the first and second blow air blowing portions 31a and 31b have a slit shape with a width of 3 mm or less, the air blow velocity is high, and the spatter removing effect is large. Has been further strengthened.

【0033】さらに、このスリット状のエアー吹出口の
両側に沿って、スリット状の空気流入口32a,32
a,32b,32bが設けられている。このエアー吹出
口からブローエアが吹き出すときスリット状の空気流入
口32a,32a,32b,32bから外気が通過空間
Aに流入し、通過空間A内に乱流が生じるのを防止す
る。
Further, slit-shaped air inlets 32a, 32 are provided along both sides of the slit-shaped air outlet.
a, 32b, 32b are provided. When blown air is blown out from the air outlet, outside air is prevented from flowing into the passage space A through the slit-shaped air inlets 32a, 32a, 32b, 32b and causing turbulent flow in the passage space A.

【0034】なお、第1及び第2のブローエア吹出し部
31a及び31bは、エアーコンプレッサーまたは窒素
ガス源に接続され、エアブローは、通過空間A周囲の解
放面から排気される。
The first and second blow air blowing portions 31a and 31b are connected to an air compressor or a nitrogen gas source, and the air blow is exhausted from the release surface around the passage space A.

【0035】次に、漏斗状アシストガスノズル部8に
は、ガス導入部16と、断面同心円状の内側ノズル部1
0とが設けられ、ガス流路12を形成している。これに
より、レーザ出射口2の周囲にガス流路12が開口し、
アシストガス噴出口13を形成している。この漏斗状ア
シストガスノズル部8は、ノズルへのスパッタ及びヒュ
ームの付着を防止するために、Cu−Cr合金で構成さ
れている。
Next, in the funnel-shaped assist gas nozzle portion 8, the gas introduction portion 16 and the inner nozzle portion 1 having a concentric circular cross section.
0 are provided to form the gas flow path 12. As a result, the gas flow path 12 is opened around the laser emission port 2,
The assist gas ejection port 13 is formed. The funnel-shaped assist gas nozzle portion 8 is made of a Cu-Cr alloy in order to prevent spatter and fume from adhering to the nozzle.

【0036】つぎに、本実施例におけるレーザ出射ユニ
ットを用いて行った光学系保護フィルタへのスパッタ付
着試験結果を以下に示す。使用したレーザ出射条件及び
光学系を示す。
Next, the result of the sputter adhesion test to the optical system protection filter, which was carried out using the laser emitting unit in this embodiment, is shown below. The laser emission conditions and the optical system used are shown below.

【0037】レーザ: パルスYAG(パルスNd:Y
AG)レーザ(波長1.06μm) マルチモード 平均出力 357(W) ※光学系保護フィルタ前の数
値。
Laser: pulse YAG (pulse Nd: Y
AG) Laser (wavelength 1.06 μm) Multimode average output 357 (W) * Value before optical system protection filter.

【0038】繰り返し周波数 8(PPS) 光学系: 焦点距離f 120(mm) エアーブロー吹き出し流量 上段 100l/min 下段 11
0l/min 広がり角θ。 14.5゜(開口数NA=sin θ。) ジャストフォーカス 光学系保護フィルタ:両面ARコート付きガラス板ま
た、溶接に使用した試料は JIS G3302 SGCC:ZMO,F06 (L100(mm)×W30(mm)×T1.0(mm)) で、2枚を重ね合わせて溶接した。なお、 溶接速度 50(cm/min) 溶接長 20(mm) アシストガス Ar である。
Repetition frequency 8 (PPS) Optical system: Focal length f 120 (mm) Air blow blowout flow rate Upper 100 l / min Lower 11
0 l / min Spread angle θ. 14.5 ° (numerical aperture NA = sin θ.) Just focus Optical system protection filter: glass plate with AR coating on both sides JIS G3302 SGCC: ZMO, F06 (L100 (mm) x W30 (mm) ) × T1.0 (mm)), and the two sheets were overlapped and welded. The welding speed is 50 (cm / min), the welding length is 20 (mm), and the assist gas is Ar.

【0039】さらに加速試験的溶接方法として、6軸多
関節ロボットを用いて1組の溶接ワーク上に10本の溶
接ビードを5mm間隔で連続的に引いた。連続10本ビ
ード法のビード本数を通常の20mmビードの2枚重ね
溶接本数に換算する実験結果より、連続10本ビード法
の100本ビードは通常溶接の約8000本に相当す
る。
Further, as an accelerated test welding method, ten welding beads were continuously drawn at intervals of 5 mm on one set of welding work using a 6-axis articulated robot. From the experimental results of converting the number of beads in the continuous 10-bead method into the number of double-lap welding of a normal 20 mm bead, 100 beads in the continuous 10-bead method correspond to approximately 8,000 in normal welding.

【0040】実験の結果、連続100本ビード溶接後の
初期値に対するYAGレーザ光透過量の低下率は8.4
%であった。実験前後の溶接ワークの引っ張りせん断荷
重は殆ど変化しなかた。 (比較例)比較例として、従来の連続円筒型出射ユニッ
トでも全く同様の加速試験を行った結果、連続100本
ビード溶接後の初期値に対するYAGレーザ光透過量の
低下率は15.6%であった。実験前後の溶接ワークの
引っ張りせん断荷重は約80%低下した。
As a result of the experiment, the reduction rate of the YAG laser light transmission amount with respect to the initial value after continuous 100 bead welding was 8.4.
%Met. The tensile shear load of the welded work before and after the experiment hardly changed. (Comparative Example) As a comparative example, a completely similar acceleration test was performed on a conventional continuous cylindrical emitting unit. As a result, the reduction rate of the YAG laser light transmission amount with respect to the initial value after continuous 100 bead welding was 15.6%. there were. The tensile shear load of the welded work before and after the experiment was reduced by about 80%.

【0041】この試験結果から分かるように、本実施例
のレーザ出射ユニットによれば、通常の材料を用いて安
価に製作する事が出来、また、溶接ワークから飛散した
スパッタ、ヒューム(金属蒸気)が衝突反射する壁を出
来る限り取り除いたのでスパッタ除去効果が強化され
る。さらにエアブローの流量を大きくするためのエアブ
ロー吹き出し部入り口の大口径化、エアブロー流速を大
きくするためのエアブロー吹き出し部出口の細スリット
化を採用したのでスパッタ除去効果が一段と強化され
る。さらにエアブロー吹き出し部を二段構成としたので
スパッタ除去効果が確実になった。加えてスパッタ付着
防止ノズルとして銅−クロム合金を採用したのでシール
ドガス吹き付けノズルの先端がスパッタ及びヒュームが
全く付着せずノズル先端内側がスパッタ及びヒュームに
より詰まらなくなる。さらに出射ユニットが大開口型の
アシストガスノズルホルダで構成されているのでレーザ
誘起プラズマを分光光学的に観測可能で、レーザプロセ
スモニタリングをすることが可能である。またスパッタ
保護ガラスの観測も容易である。
As can be seen from the test results, the laser emission unit of this embodiment can be manufactured at low cost using ordinary materials, and the spatter and fume (metal vapor) scattered from the welding work can be produced. Since the walls that collide and reflect with are removed as much as possible, the effect of removing spatter is enhanced. Further, the spout removal effect is further enhanced by adopting a larger diameter at the inlet of the air blow-out portion to increase the flow rate of the air blow and a narrow slit at the outlet of the air blow-out portion to increase the air blow velocity. Furthermore, the air blow-off part has a two-stage structure, so the effect of removing spatter is ensured. In addition, since copper-chromium alloy is used as the spatter adhesion preventing nozzle, spatter and fumes do not adhere to the tip of the shield gas blowing nozzle at all, and the inside of the nozzle tip is not clogged with spatter and fumes. Further, since the emission unit is composed of a large aperture type assist gas nozzle holder, laser-induced plasma can be observed spectroscopically and laser process monitoring can be performed. It is also easy to observe the spatter protection glass.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上の説明の通り、本発明によれば、溶
接ワークから飛散したスパッタ、ヒューム(金属蒸気)
が衝突反射する壁を出来る限り取り除いたのでスパッタ
除去効果が強化された。
As described above, according to the present invention, spatters and fumes (metal vapor) scattered from the welding work.
By removing as much as possible the wall that collided and reflected, the spatter removal effect was enhanced.

【0043】またエアブローの流量を大きくするための
エアブロー吹き出し部入り口の大口径化、エアブロー流
速を大きくするためのエアブロー吹き出し部出口の細ス
リット化を採用したのでスパッタ除去効果が一段と強化
された。
Further, since the entrance of the air blow blow-out portion has a large diameter for increasing the flow rate of the air blow and the air blow blow-out portion has a narrow slit for increasing the air blow flow velocity, the effect of removing spatters is further enhanced.

【0044】さらにエアブロー吹き出し部を二段構成と
したのでスパッタ除去効果が確実になった。加えてスパ
ッタ付着防止ノズルとして銅クロム合金を採用したので
シールドガス吹き付けノズルの先端がスパッタ及びヒュ
ームが全く付着せずノズル先端内側がスパッタ及びヒュ
ームによりつまらなくなった。
Furthermore, since the air blow-off portion has a two-stage structure, the effect of removing spatter is ensured. In addition, since a copper-chromium alloy was used as the spatter adhesion prevention nozzle, spatter and fumes did not adhere to the tip of the shield gas blowing nozzle at all, and the inside of the nozzle tip became boring due to spatter and fumes.

【0045】さらに出射ユニットが大開口型のアシスト
ガスノズルホルダで構成されているのでレーザ誘起プラ
ズマを分光光学的に観測可能で、レーザプロセスモニタ
リングをすることが可能である。またスパッタ保護ガラ
スの観測も容易であるという特徴を有する。
Further, since the emission unit is composed of the large opening type assist gas nozzle holder, the laser-induced plasma can be observed spectroscopically and the laser process can be monitored. Further, it has a feature that observation of the spatter protection glass is easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例を示す一部切り欠き正面図FIG. 1 is a partially cutaway front view showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した実施例の部分側面図2 is a partial side view of the embodiment shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光ファイバ 2…レーザ出射口 3…本体 4…単レンズ 5…筒状胴部 7…連結用筒部 8…漏斗状アシストガスノズル部 9…保護ガラス 10…内側ノズル部 12…ガス流路 13…アシストガス吹出口 16…ガス導入部 31…ホルダ 31a及び31b…第1及び第2のブローエア吹出し部 32a、32b…空気流入口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical fiber 2 ... Laser emission port 3 ... Main body 4 ... Single lens 5 ... Cylindrical body 7 ... Connection cylinder 8 ... Funnel-shaped assist gas nozzle 9 ... Protective glass 10 ... Inner nozzle 12 ... Gas flow path 13 Assist gas outlet 16 Gas inlet 31 Holders 31a and 31b First and second blow air outlets 32a and 32b Air inlet

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ワークを臨むレーザ出射口を有するノズ
ル部と、 レーザ光を前記レーザ出射口から出射するレーザ出射光
学系と、 前記レーザ出射口と前記レーザ出射光学系との間に位置
して前記レーザを通す通過空間と、 前記通過空間においてレーザ出射方向に実質的に直交す
る方向にブローエアを吹き出すブローエア吹出し部を有
するホルダとを有し、 前記ホルダは、前記ノズル部を前記レーザ出射光学系側
に接続する接続部材からなり、この接続部材は前記通過
空間の周囲を外部に解放したことを特徴とするレーザ出
射ユニット。
1. A nozzle portion having a laser emission port that faces a workpiece, a laser emission optical system that emits laser light from the laser emission port, and a laser emission optical system that is located between the laser emission port and the laser emission optical system. There is a passage space through which the laser passes, and a holder having a blow air blowing portion that blows blow air in a direction substantially orthogonal to the laser emission direction in the passage space, and the holder includes the nozzle portion and the laser emission optical system. A laser emission unit, comprising a connection member connected to the side, the connection member opening the periphery of the passage space to the outside.
【請求項2】 請求項1記載のレーザ出射ユニットにお
いて、 前記ブローエア吹出し部は、前記通過空間を臨む第1及
び第2のブローエア吹出し口を有することを特徴とする
レーザ出射ユニット。
2. The laser emitting unit according to claim 1, wherein the blow air blowing portion has first and second blow air blowing ports facing the passage space.
【請求項3】 請求項2記載のレーザ出射ユニットにお
いて、 前記光学系集光点からの前記第1及び第2のブローエア
吹出し口の離間距離をL1及びL2とした場合に、前記
第1及び第2のブローエア吹出し口は、実質的にL1:
L2=1:2である離間距離比をもって、配されてなる
ことを特徴とするレーザ出射ユニット。
3. The laser emitting unit according to claim 2, wherein when the distances between the first and second blow air outlets from the optical system converging point are L1 and L2, respectively. The blow air outlet of 2 is substantially L1:
A laser emission unit, wherein the laser emission units are arranged with a separation distance ratio of L2 = 1: 2.
【請求項4】 請求項2又は3記載のレーザ出射ユニッ
トにおいて、 前記第1及び第2のブローエア吹出し口は、少なくとも
幅3mm以下のスリット形状を呈してなることを特徴とす
るレーザ出射ユニット。
4. The laser emitting unit according to claim 2 or 3, wherein the first and second blow air outlets have a slit shape with a width of at least 3 mm.
【請求項5】 ワークを臨むレーザ出射口と、 レーザ光を前記レーザ出射口から出射するレーザ出射光
学系と、 前記レーザ出射口と前記レーザ出射光学系との間に位置
し、前記レーザを通す通過空間を画定するホルダとを有
し、 このホルダは、前記レーザ出射口の近傍から前記ワーク
に向かって、アシストガスを噴出するアシストガス噴出
ノズルを有し、 このアシストガス噴出ノズルは、銅合金を有することを
特徴とするレーザ出射ユニット。
5. A laser emission port that faces a work, a laser emission optical system that emits laser light from the laser emission port, and a laser emission port that is located between the laser emission port and the laser emission optical system. And a holder that defines a passage space. The holder has an assist gas ejection nozzle that ejects an assist gas from the vicinity of the laser emission port toward the work, and the assist gas ejection nozzle is a copper alloy. A laser emission unit comprising:
【請求項6】 請求項5記載のレーザ出射ユニットにお
いて、 前記銅合金は、銅クロム合金であることを特徴とするレ
ーザ出射ユニット。
6. The laser emitting unit according to claim 5, wherein the copper alloy is a copper chromium alloy.
【請求項7】 請求項1〜4記載のいずれかのレーザ出
射ユニットは、請求項5又は6記載のアシストガス噴出
ノズルを有することを特徴とするレーザ出射ユニット。
7. The laser emission unit according to claim 1, wherein the laser emission unit has the assist gas ejection nozzle according to claim 5.
【請求項8】 請求項1〜7記載のレーザ出射ユニット
において、 前記通過空間に、前記レーザ出射光学系を光学的に保護
する保護フィルタを設けてなることを特徴とするレーザ
出射ユニット。
8. The laser emission unit according to claim 1, wherein a protective filter that optically protects the laser emission optical system is provided in the passage space.
【請求項9】 請求項1〜8記載のレーザ出射ユニット
において、 前記ホルダは、レーザ誘起プラズマを分光光学的に視認
可能な、或いは、レーザプロセスモニタリング可能な径
寸法を有することを特徴とするレーザ出射ユニット。
9. The laser emission unit according to claim 1, wherein the holder has a diameter dimension that allows the laser-induced plasma to be visually spectroscopically observed or laser process monitoring can be performed. Ejection unit.
【請求項10】 請求項1〜9記載のレーザ出射ユニッ
トにおいて、 前記ホルダは、前記ブローエア吹出し口を設けかつ前記
ノズル部を保持するにたる必要最小限の支柱であること
を特徴とするレーザ出射ユニット。
10. The laser emission unit according to claim 1, wherein the holder is a minimum necessary support column that is provided with the blow air outlet and holds the nozzle portion. unit.
【請求項11】 請求項1〜10記載のレーザ出射ユニ
ットにおいて、 前記ブローエア吹出し口はスリット状で、かつ前記ホル
ダにスリット状ブローエア吹出口に沿って前記通過空間
に外気を流入させるスリット状空気流入口を設けたこと
を特徴とするレーザ出射ユニット。
11. The laser emitting unit according to claim 1, wherein the blow air outlet has a slit shape, and a slit-shaped air flow that allows outside air to flow into the passage space along the slit-shaped blow air outlet in the holder. A laser emitting unit having an inlet.
JP4266430A 1992-03-26 1992-10-06 Laser beam emitting unit Pending JPH06114586A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4266430A JPH06114586A (en) 1992-10-06 1992-10-06 Laser beam emitting unit
CA 2092517 CA2092517A1 (en) 1992-03-26 1993-03-25 Laser emitting unit
EP93105030A EP0562616A1 (en) 1992-03-26 1993-03-26 Laser irradiation unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4266430A JPH06114586A (en) 1992-10-06 1992-10-06 Laser beam emitting unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06114586A true JPH06114586A (en) 1994-04-26

Family

ID=17430830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4266430A Pending JPH06114586A (en) 1992-03-26 1992-10-06 Laser beam emitting unit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06114586A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4225653A1 (en) * 1991-08-05 1993-02-11 Toyota Motor Co Ltd DOUBLE EFFECT SPEED MEASURING SYSTEM

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4225653A1 (en) * 1991-08-05 1993-02-11 Toyota Motor Co Ltd DOUBLE EFFECT SPEED MEASURING SYSTEM

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4555743B2 (en) Laser processing head
JP6659746B2 (en) Laser processing head to reduce contamination of protective window
JP2007216290A (en) Laser torch
JPH11155885A (en) Sucking device for laser beam machining work by dental technology
KR20090040251A (en) Apparatus and method for welding
KR970005525B1 (en) Laser torch
JP2000263276A (en) Laser beam machining head
US10245677B2 (en) Laser decoating of coated metal sheets
JPH08510691A (en) Laser welding head and operating method thereof
JPH11267876A (en) Laser processing nozzle
JPH11123578A (en) Laser machining head
JPH06114586A (en) Laser beam emitting unit
JP3779117B2 (en) Laser welding equipment
EP3098019A1 (en) Laser welding device with splash protection device
JPH11245077A (en) Laser processing head
JP2865543B2 (en) Laser processing head
DE102015016674B4 (en) Device and method for protecting a laser optics
JPH11267874A (en) Laser processing nozzle
IT9083400A1 (en) DEVICE FOR A POWER LASER ESPECIALLY FOR WELDING
JP2804853B2 (en) Laser emission unit
JP2667769B2 (en) Laser processing equipment
JP3183631B2 (en) Laser processing method and apparatus
JPS6027486A (en) Laser welding device
JPH01107994A (en) Method and device for laser beam welding
JPH05185266A (en) Laser beam machining head