JPH06344163A - レーザビーム溶接装置 - Google Patents

レーザビーム溶接装置

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JPH06344163A
JPH06344163A JP5140594A JP14059493A JPH06344163A JP H06344163 A JPH06344163 A JP H06344163A JP 5140594 A JP5140594 A JP 5140594A JP 14059493 A JP14059493 A JP 14059493A JP H06344163 A JPH06344163 A JP H06344163A
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JP
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laser beam
wire
welding
processing
side gas
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JP5140594A
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Inventor
Shigeru Adachi
茂 安達
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、溶接用のワイヤの位置決めが正
確かつ容易にできる低コストなレーザビーム溶接装置を
提供することを目的とする。 【構成】 サイドガスノズル１２の加工用レーザビーム
Ｂ１の集光位置Ｐを見通す一端側に、加工用レーザビー
ムＢ１と光路を一致させて出射される機器調整用の可視
レーザビームＢ２の反射光を検出する可視レーザビーム
パワーモニタ１８を取り付けた。機器調整用の可視レー
ザビームは加工用レーザビームＢ１の集光位置Ｐを絞ら
れて通るため、溶接用のワイヤＷを加工用レーザビーム
Ｂ１の集光位置Ｐに位置決めする場合、この可視レーザ
ビームのワイヤＷからの反射光の光強度を可視レーザビ
ームパワーモニタで検出することにより、ワイヤＷが集
光位置Ｐに正確に位置決めされているか否かを容易に知
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザビームを被加
工物に照射して、この被加工物の溶接を行なうレーザビ
ーム溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は例えば特開平５−８０６７号公報
に示された従来のレーザビーム溶接装置の加工ヘッド周
りの外観図である。
【０００３】図において、１は被溶接材Ｍの溶接位置に
加工用レーザビーム（例えばＣＯ2レーザビーム）Ｂ１
を集光させて照射する集光光学装置、２はこの集光光学
装置１による加工用レーザビームＢ１の集光位置Ｐに、
溶接用のフィラワイヤＷをフィラワイヤノズル２ａ中を
移動させつつ供給するワイヤ供給装置、３は集光位置Ｐ
に溶接用のサイドガスを放出する中空のサイドガスノズ
ル、４は集光位置Ｐを見通すように、サイドガスノズル
３の外端部に取り付けられた位置決めカメラ、５はフィ
ラワイヤノズル２ａを上下方向および左右方向（図６中
紙面の垂直方向）に移動させ、フィラワイヤＷの位置決
めを行なう第１位置決め装置、６はサイドガスノズル３
等を上下方向および左右方向（図６中紙面の垂直方向）
に移動させ、サイドガスノズル３の位置決めを行なう第
２位置決め装置である。なお、加工ヘッドは集光光学装
置１、ワイヤ供給装置２、サイドガスノズル３、第１お
よび第２位置決め装置５，６等から構成される。
【０００４】つぎに、この従来のレーザビーム溶接装置
の加工ヘッドの位置合わせについて説明する。加工用レ
ーザビームＢ１として使用されるＣＯ2レーザビームは
無色であり、その集光位置Ｐは認識できないが、この集
光位置Ｐにはプラズマが発生され、これが青白く輝いて
見えるため、この輝点が加工用レーザビームＢ１の集光
位置Ｐとして認識される。そこで、集光光学装置１を作
動させて、加工用レーザビームＢ１の出力を落した状態
で集光光学装置１により集光させ、その輝点をサイドガ
スノズル３を介して位置決めカメラ４でとらえる。そし
て、位置決めカメラ４の画面中央部に前記輝点をとらえ
ることができるように、手動または自動により第２位置
決め装置６を動作させ、サイドガスノズル３の位置合わ
せを行なう。
【０００５】ついで、位置決めカメラ４の画面を観察し
つつ、ワイヤ供給装置２のフィラワイヤＷの中心が加工
用レーザビームＢ１の輝点の中心に位置されるよう、手
動または自動により第１位置決め装置５を動作させ、フ
ィラワイヤノズル２ａを移動させて、フィラワイヤＷの
位置合わせを行なう。その後、加工用レーザビームＢ１
の輝点が被溶接材Ｍの溶接部に位置されるよう、加工ヘ
ッドを移動装置（図示せず）を介して上下方向および左
右方向に移動させ、加工ヘッドの位置合わせを行なう。
そして、加工ヘッドの位置合わせが終了すれば、前後方
向（図６中左右方向）に向かって被溶接材Ｍの溶接がな
される。
【０００６】ここで、被溶接材Ｍの溶接部に間隙が生じ
ている場合には、そのまま溶接すると溶接面にアンダー
カットや未溶接部分が生じるため、フィラワイヤＷを供
給することが必要となる。また、加工レーザビームＢ１
が高出力になるにつれて溶接部にプラズマが発生し、溶
接不良が生じるため、プラズマを除去するためにサイド
ガスを供給する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のレーザビーム溶接装置では、サイドガスノズル３を
移動して、位置決めカメラ４の画面中央部に加工用レー
ザビームＢ１の輝点をとらえることは比較的容易にでき
ても、フィラワイヤノズル２ａを移動して、フィラワイ
ヤＷの中心を輝点の中心位置に合わせるようにフィラワ
イヤＷを位置決めすることは、輝点がまぶしく容易でな
いという課題があった。また、フィラワイヤＷの位置決
めにあたり、このフィラワイヤＷが加工用レーザビーム
Ｂ１によって溶かされてしまい、この点からもフィラワ
イヤＷの位置決めは容易ではないという課題があった。
このため、加工用レーザビームＢ１の集光位置Ｐの中心
とフィラワイヤＷの中心との位置ズレが生じ、このこと
によりフィラワイヤＷに溶け残りが発生して溶接不良が
生じるといった不都合が生じる。
【０００８】また、上記従来のレーザビーム溶接装置で
は、手動の場合、目視観察によってフィラワイヤＷの位
置決めを行なっているため、フィラワイヤＷの位置決め
精度が悪いという課題があった。また、フィラワイヤＷ
を自動的に位置決めするようにすれば、大がかりな画像
処理装置が必要となり、大幅なコストアップが必要とな
るという課題があった。
【０００９】さらに、上記従来のレーザビーム溶接装置
では、実際の溶接中には、発生するプラズマ等の反射光
により、位置決めカメラ４を通して溶接状態の監視は全
くできないという課題があった。
【００１０】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、溶接用のワイヤの位置決めが正確
かつ容易にできるとともに、低コストなレーザビーム溶
接装置を提供することを目的とするものである。また、
この発明は、溶接作業中でも溶接状態の監視ができるレ
ーザビーム溶接装置を提供することを目的とするもので
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明
は、加工用レーザビームを被溶接材に集光させる集光光
学装置と、この集光光学装置による加工用レーザビーム
の集光位置に溶接用のワイヤを供給するワイヤ供給装置
と、集光位置に対してワイヤ供給装置と反対側に配置さ
れ、この集光位置にサイドガスを供給するサイドガスノ
ズルとを備えたレーザビーム溶接装置において、加工用
レーザビームの光路と一致させて機器調整用の可視レー
ザビームを出射させる可視レーザビーム出射手段と、サ
イドガスノズルの集光位置を見通す一端側に取り付けら
れ、集光位置に供給されたワイヤから反射された可視レ
ーザビームの反射光の光強度を検出する可視レーザビー
ムパワーモニタとを備えたものである。
【００１２】また、この発明の第２の発明は、加工用レ
ーザビームを被溶接材に集光させる集光光学装置と、こ
の集光光学装置による加工用レーザビームの集光位置に
溶接用のワイヤを供給するワイヤ供給装置と、集光位置
に対してワイヤ供給装置と反対側に配置され、この集光
位置にサイドガスを供給するサイドガスノズルとを備え
たレーザビーム溶接装置において、サイドガスノズルの
集光位置を見通す一端側またはこの集光位置を見通すこ
の集光位置から離れた位置に取り付けられ、加工用レー
ザビームの反射光の光強度を検出する加工用レーザビー
ムパワーモニタを備えたものである。
【００１３】
【作用】加工用レーザビームとして例えば無色のＣＯ2
レーザビームが使用される場合、加工用レーザビームの
光路中に設けられた機器を調整するために、例えばＨｅ
−Ｎｅレーザビームのような可視レーザビームが、加工
用レーザビームと同一光路を通るように出射され、加工
用レーザビーム用の機器の調整がなされる。また、加工
用レーザビームを使用して溶接を行なう場合、この加工
用レーザビームの集光位置と溶接用のワイヤの中心を位
置あわせする必要がある。
【００１４】この発明の第１の発明では、溶接作業に先
だち、可視レーザビーム出射手段から可視レーザビーム
が機器調整用に出射されると、この可視レーザビームは
加工用レーザビームの光路を通り、細く絞られて加工用
レーザビームの集光位置を通過する。このため、溶接用
のワイヤが集光位置に充分に位置決めされておれば、可
視レーザビームはこのワイヤの中央部に当り、その反射
光はワイヤ供給装置の反対側に配設されるサイドガスノ
ズル中を通って可視レーザビームパワーモニタに充分に
検出される。
【００１５】また、溶接用のワイヤが集光位置に充分に
位置決めされていなければ、可視レーザビームはこのワ
イヤの端部に当ってその反射光の多くはサイドガスノズ
ル外に散乱するため、可視レーザビームパワーモニタは
ワイヤからの可視レーザビームの反射光を充分に検出で
きない。したがって、可視レーザビームパワーモニタの
検出光強度が最大となるよう溶接用のワイヤを移動させ
ることにより、このワイヤは容易に位置決めされる。
【００１６】この発明の第２の発明では、加工用レーザ
ビームの集光位置を見通すサイドガスノズルの一端側等
に加工用レーザビームパワーモニタが取り付けられてお
り、溶接作業中に、この加工用レーザビームパワーモニ
タにより加工用レーザビームの集光位置からの反射光が
検出される。この場合、加工用レーザビームの集光位置
が被溶接材の溶接部に位置合わせされていなければ、加
工用レーザビームパワーモニタは加工用レーザビームの
被溶接材の溶接部からの反射光をわずかしか検出できな
いし、加工用レーザビームの集光位置が被溶接材の溶接
部に位置合わせされていれば、加工用レーザビームパワ
ーモニタは加工用レーザビームの被溶接材の溶接部から
の反射光を充分に検出できる。したがって、この加工用
レーザビームパワーモニタの検出光強度により溶接作業
中の溶接状態の良否が容易に監視できる。
【００１７】
【実施例】以下にこの発明の実施例を図について説明す
る。 実施例１．図１はこの発明の第１の発明の一実施例に係
るレーザビーム溶接装置の加工ヘッド周りの断面図、図
２は図１のII−II矢視側面図、図３は加工用レーザビー
ムの全体光路を示す図である。
【００１８】図において、１０は被溶接材Ｍの溶接部Ｍ
１に例えばＣＯ2 レーザビームからなる加工用レーザビ
ームＢ１を集光させて照射する集光光学装置である。こ
の集光光学装置１０は装置本体１０ａ内に、例えば凸レ
ンズ１０ｂが位置決めされた構成となっている。１１は
集光光学装置１０による加工用レーザビームＢ１の集光
位置Ｐに、溶接用のワイヤであるフィラワイヤＷを供給
していくワイヤ供給装置である。このワイヤ供給装置１
１はフィラワイヤＷの反りを直すレベラ１１ａと、フィ
ラワイヤＷを加工用レーザビームＢ１の集光位置Ｐ側に
押し出すワイヤピンチロール１１ｂと、フィラワイヤＷ
を集光位置Ｐに案内するフィラワイヤノズル１１ｃ等と
から構成されている。
【００１９】１２は溶接中に溶接部に生じるプラズマを
除去するために集光位置Ｐに向かってサイドガス（例え
ばアルゴンガス）を放出する中空のサイドガスノズルで
ある。このサイドガスノズル１２は加工用レーザビーム
Ｂ１の集光位置Ｐを中心としたワイヤ供給装置１１のフ
ィラワイヤノズル１１ｃの１８０度反対側に位置決めさ
れており、中間ノズル部１２ａにサイドガス配管１３が
取り付けられている。１４は溶接方向Ａと直交する左右
方向（図１中紙面の垂直方向）にフィラワイヤノズル１
１ｃを移動して、フィラワイヤＷの位置決めを行なうノ
ズル移動装置である。
【００２０】このノズル移動装置１４はフィラワイヤノ
ズル１１ｃを支持するノズルホルダ１４ａと、両端が集
光光学装置１０の装置本体１０ａに支持され、ノズルホ
ルダ１４ａを左右に摺動自在に支持する直動軸受１４ｂ
と、装置本体１０ａに摺動自在に支持され、ノズルホル
ダ１４ａに螺合する送りネジ１４ｃと、モータ軸がカッ
プリング１４ｅを介して送りネジ１４ｃに連結されるモ
ータ１４ｄとから構成されている。なお、加工ヘッドは
集光光学装置１０、ワイヤ供給装置１１、サイドガスノ
ズル１２、ノズル移動装置１４等から構成されており、
この加工ヘッド自体も図示されない位置決め装置により
上下および左右方向に移動可能となっている。
【００２１】１５は被溶接材Ｍを支持して、その溶接部
Ｍ１を加工ヘッドの下方に位置決めするクランプ装置、
１６は加工用レーザビームＢ１であるＣＯ2 レーザビー
ムを発生させるレーザ発振器、１７はレーザ発振器１６
から出射された加工用レーザビームＢ１の方向を集光光
学装置１０側に向けるミラーである。
【００２２】ここで加工用レーザビームＢ１は無色であ
るため、レーザ発振器１６から出射されたこの加工用レ
ーザビームＢ１をミラー１７等を調整して正確に集光光
学装置１０の所定の集光位置Ｐに集光させるのは一般に
困難である。このため、レーザ発振器１６の近傍には、
可視レーザビームであるＨｅ−ＮｅレーザビームＢ２を
加工用レーザビームＢ１と同一光路を通るように出射す
る可視レーザビーム出射手段としてのＨｅ−Ｎｅレーザ
発振器（図示せず）が配設されている。そして、このＨ
ｅ−Ｎｅレーザ発振器から出射されたＨｅ−Ｎｅレーザ
ビームＢ２を使用して、ミラー１７等の調整ができるよ
うになっている。なお、このＨｅ−ＮｅレーザビームＢ
２は機器調整用のものであるため、その出力は数ｍＷと
非常に小さい。
【００２３】１８は集光光学装置１０による加工用レー
ザビームＢ１の集光位置Ｐを見通すようにサイドガスノ
ズル１２の外端部に取り付けられた、可視レーザビーム
パワーモニタとしてのＨｅ−Ｎｅパワーモニタである。
このＨｅ−Ｎｅパワーモニタ１８は集光位置Ｐにおいて
フィラワイヤＷで反射しサイドガスノズル１２中を通過
したＨｅ−ＮｅレーザビームＢ２の反射光を検出するた
めのものであり、この検出された反射光の光強度はこの
Ｈｅ−Ｎｅパワーモニタ１８の表示装置１８ａに表示さ
れる。
【００２４】つぎに、この実施例１によるレーザビーム
溶接装置の加工ヘッドの位置合わせ動作について説明す
る。
【００２５】ここで、加工用レーザビームＢ１の集光位
置Ｐにおける集光径は０．３ｍｍ程度であるのに対し、
フィラワイヤＷは被溶接材Ｍの板厚および溶接部Ｍ１の
隙間の大きさに合わせて、０．４〜２．０ｍｍのワイヤ
径のものが選定される。したがって、加工用レーザビー
ムＢ１の集光位置ＰとフィラワイヤＷの中心とがずれる
と、フィラワイヤＷに溶け残りが発生し、溶接不良が発
生する。このため、加工用レーザビームＢ１の集光位置
Ｐの中心とフィラワイヤＷの中心Ｌとは溶接作業毎に正
確に位置合わせする必要がある。一方、サイドガスノズ
ル１２は溶接作業が行なわれる加工用レーザビームＢ１
の集光位置Ｐにサイドガスを放出でき、かつＨｅ−Ｎｅ
パワーモニタ１８が集光位置Ｐを見通せる程度に（つま
り、Ｈｅ−Ｎｅパワーモニタ１８の受光面がサイドガス
ノズル１２の中空を介して集光位置Ｐと対向するよう
に）位置決めされておればよいため、フィラワイヤＷほ
どの位置決め精度は要求されず、かつ一旦位置決めすれ
ば、その位置を変更する必要はほとんどない。
【００２６】したがって、このレーザビーム溶接装置で
は、サイドガスノズル１２はすでに何らかの方法（例え
ば従来技術の項で説明した方法等）によって、加工用レ
ーザビームＢ１の集光位置Ｐに対して位置決めされてい
るものと考え、以下主としてワイヤ供給装置１１のフィ
ラワイヤＷを位置決めする場合について説明する。な
お、フィラワイヤＷ等の位置決めは被溶接材Ｍがクラン
プ装置１５により加工ヘッド下方に位置決めされる以前
になされるものとする。
【００２７】フィラワイヤＷの位置決めにあたり、Ｈｅ
−Ｎｅレーザ発振器からＨｅ−ＮｅレーザビームＢ２を
出射すると、このＨｅ−ＮｅレーザビームＢ２は加工用
レーザビームＢ１と同一光路を通過するため、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザビームＢ２は加工用レーザビームＢ１の集光位
置Ｐを細く絞られた状態で通過しようとする。このた
め、図４の（ａ）で示されるように、ワイヤ供給装置１
１のフィラワイヤＷが集光位置Ｐに正確に位置決めされ
ておれば、Ｈｅ−ＮｅレーザビームＢ２はフィラワイヤ
Ｗの中心Ｌに向かって照射され、Ｈｅ−Ｎｅレーザビー
ムＢ２のフィラワイヤＷからの反射光Ｂ２０の多くはサ
イドガスノズル１２中を通ってＨｅ−Ｎｅパワーモニタ
１８によって受光される。
【００２８】また、図４の（ｂ）で示されるように、フ
ィラワイヤＷの中心Ｌが集光位置Ｐの中心からずれてお
れば、Ｈｅ−ＮｅレーザビームＢ２はフィラワイヤＷの
中心からずれた位置に照射されるため、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザビームＢ２のフィラワイヤＷからの反射光Ｂ２０の多
くはサイドガスノズル１２の外方に散乱され、サイドガ
スノズル１２中を通ってＨｅ−Ｎｅパワーモニタ１８に
よって受光されるその反射光Ｂ２０も減少する。なお、
この場合、加工ヘッドの下方に被溶接材Ｍが取り付けら
れていないため、Ｈｅ−ＮｅレーザビームＢ２のこの被
溶接材Ｍからの反射光Ｂ２０はなく、Ｈｅ−Ｎｅパワー
モニタ１８はフィラワイヤＷのみからの反射光Ｂ２０を
精度よく検出できる。
【００２９】したがって、Ｈｅ−Ｎｅパワーモニタ１８
で検出されるＨｅ−ＮｅレーザビームＢ２の反射光の光
強度が最大になるように、フィラワイヤＷを移動させれ
ば、このフィラワイヤＷは加工用レーザビームＢ１の集
光位置Ｐに正確に位置決めされる。そこで制御装置（図
示せず）または手動により、Ｈｅ−Ｎｅパワーモニタ１
８が検出するＨｅ−ＮｅレーザビームＢ２の反射光Ｂ２
０の光強度の大小によって、ノズル移動装置１４のモー
タ１４ｄを必要時間作動させ、送りネジ１４ｃを所定向
きに回転させる。このことにより、ノズルホルダ１４ａ
を介してフィラワイヤノズル１１ｃは所定方向に所定距
離だけ移動され、フィラワイヤＷはその中心Ｌが加工用
レーザビームＢ１の集光位置Ｐの中心に位置合わせされ
た状態で位置決めされる。
【００３０】なお、サイドガスノズル１２とフィラワイ
ヤＷの位置決めが終了すると、被溶接材Ｍがクランプ装
置１５により加工ヘッドの下方に位置決めされ、その
後、この被溶接材Ｍの溶接部Ｍ１と加工ヘッドの位置決
めがなされる。そして、加工用レーザビームＢ１が被溶
接材Ｍの溶接部Ｍ１に照射されるとともに、この溶接部
Ｍ１にサイドガスが放出され、かつワイヤ供給装置１１
により溶接部Ｍ１にフィラワイヤＷが供給されて溶接作
業が開始される。
【００３１】以上のように、サイドガスノズル１２の加
工用レーザビームＢ１の集光位置Ｐを見通せる位置にＨ
ｅ−Ｎｅパワーモニタ１８を取り付け、このＨｅ−Ｎｅ
パワーモニタ１８により機器調整用のＨｅ−Ｎｅレーザ
ビームＢ２のフィラワイヤＷからの反射光Ｂ２０を検出
して、反射光の光強度の大小によってワイヤ供給装置１
１のフィラワイヤノズル１１ｃを移動させ、フィラワイ
ヤＷを加工用レーザビームＢ１の集光位置Ｐに位置決め
するようにしているため、集光位置ＰにフィラワイヤＷ
が正確かつ容易に位置決めされ、溶接作業にあたり、フ
ィラワイヤＷに溶け残りが生じて溶接不良を生じること
はない。
【００３２】また、フィラワイヤＷの位置決めにあた
り、既存の機器調整用のＨｅ−ＮｅレーザビームＢ２が
利用でき、Ｈｅ−Ｎｅパワーモニタ１８のみを設ければ
よいため、位置決めカメラを設け画像処理をする従来の
ものに比べて、装置も低コストなものとなる。ここで、
Ｈｅ−Ｎｅレーザ発振器の出力は数ｍＷであるため、Ｈ
ｅ−ＮｅレーザビームＢ２によりフィラワイヤＷが溶け
てしまうことはない。
【００３３】なお、Ｈｅ−Ｎｅパワーモニタ１８をサイ
ドガスノズル１２以外の加工用レーザビームＢ１の集光
位置Ｐが見通せる他の位置にも取り付け、複数台のＨｅ
−Ｎｅパワーモニタ１８によりＨｅ−Ｎｅレーザビーム
Ｂ２のフィラワイヤＷからの反射光を検出するようにす
れば、フィラワイヤＷの移動方向も含めて、さらに迅速
にフィラワイヤＷの位置決めができることとなる。
【００３４】実施例２．図５はこの発明の第２の発明の
一実施例に係るレーザビーム溶接装置のサイドガスノズ
ル周りの作用説明図であり、図において１９は集光光学
装置１０による加工用レーザビームＢ１の集光位置Ｐを
見通すようにサイドガスノズル１２の外端部に取り付け
られた、加工用レーザビームパワーモニタとしてのＣＯ
2 レーザビームパワーモニタである。このＣＯ2 レーザ
ビームパワーモニタ１９は溶接中の被溶接材Ｍからの加
工用レーザビームＢ１の反射光Ｂ１０を検出するもので
ある。なお、このレーザビーム溶接装置ではＨｅ−Ｎｅ
パワーモニタ１８をＣＯ2レーザビームパワーモニタ１
９で置き替えただけであり、他の構成は上記実施例１の
レーザビーム溶接装置と同一である。
【００３５】つぎに、この実施例２によるＣＯ2 レーザ
ビームパワーモニタ１９の動作について説明する。な
お、サイドガスノズル１２はＣＯ2 レーザビームパワー
モニタ１９が加工用レーザビームＢ１の集光位置Ｐを充
分に見通すことができるよう、つまり、ＣＯ2 レーザビ
ームパワーモニタ１９の受光面がサイドガスノズル１２
の中空を介して集光位置Ｐと対向するように事前に位置
合わせされているものとする。
【００３６】集光光学装置１０を介して加工用レーザビ
ームＢ１が被溶接材Ｍに照射され、このレーザビーム溶
接装置により被溶接材Ｍの溶接が行なわれている場合
に、図５の（ａ）で示されるように、加工用レーザビー
ムＢ１の集光位置Ｐが被溶接材Ｍの溶接部Ｍ１にある場
合（正常時）には、被溶接材Ｍで反射された加工用レー
ザビームＢ１の反射光Ｂ１０の多くはサイドガスノズル
１２中を通ってＣＯ2 レーザビームパワーモニタ１９に
より検出され、検出された光強度は最大となる。一方、
図５の（ｂ）で示されるように、加工用レーザビームＢ
１の集光位置Ｐが被溶接材Ｍの溶接部Ｍ１より上方にあ
る場合には、被溶接材Ｍで反射された加工用レーザビー
ムＢ１の反射光Ｂ１０はわずかしかＣＯ2 レーザビーム
パワーモニタ１９により検出されない。
【００３７】したがって、溶接中に加工用レーザビーム
Ｂ１の集光位置Ｐと被溶接材Ｍの溶接部Ｍ１との間に位
置ズレが生じた場合でも、このＣＯ2 レーザビームパワ
ーモニタ１９にサイドガスノズル１２中を通って受光さ
れる加工用レーザビームＢ１の反射光の光強度の大小に
よって、つまり正常時の検出光強度を基準値として、こ
の基準値と比較することにより、この位置ズレ状態を容
易に検出でき、被溶接材Ｍに生じる溶接不良を初期の段
階で発見できる。すなわち、このＣＯ2 レーザビームパ
ワーモニタ１９により従来できなかった溶接作業中の監
視が充分にできることとなる。
【００３８】さらに、加工用レーザビームＢ１の集光位
置ＰとフィラワイヤＷのセンター位置とが一致していな
い場合、該集光位置Ｐと被溶接材Ｍ高さがズレている場
合、ＣＯ2レーザビームパワーモニタ１９で検出する光
強度が基準値からズレるため、溶接中にオンラインで溶
接不良を診断することが可能となる。
【００３９】なお、このＣＯ2 レーザビームパワーモニ
タ１９はサイドガスノズル１２の一端部に取り付ける必
要はなく、加工用レーザビームＢ１の集光位置Ｐが見通
せる別の位置に取り付けた場合でも同様の効果を得るこ
とができる。この場合、サイドガスノズル１２の一端部
にＨｅ−Ｎｅパワーモニタ１８を取り付ければ、ＣＯ2
レーザビームパワーモニタ１９により溶接作業中の監視
が充分にできるとともに、Ｈｅ−Ｎｅパワーモニタ１８
によりフィラワイヤＷの位置合わせも正確・容易になせ
ることとなる。
【００４０】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４１】この発明の第１の発明によれば、加工用レ
ーザビームを被溶接材に集光させる集光光学装置と、こ
の集光光学装置による加工用レーザビームの集光位置に
溶接用のワイヤを供給するワイヤ供給装置と、集光位置
に対してワイヤ供給装置と反対側に配置され、この集光
位置にサイドガスを供給するサイドガスノズルとを備え
たレーザビーム溶接装置において、加工用レーザビーム
の光路と一致させて機器調整用の可視レーザビームを出
射させる可視レーザビーム出射手段と、サイドガスノズ
ルの集光位置を見通す一端側に取り付けられ、集光位置
に供給されたワイヤから反射された可視レーザビームの
反射光の光強度を検出する可視レーザビームパワーモニ
タとを備えているので、低コストな装置でありながら、
この可視レーザビームパワーモニタを使用して、溶接用
のワイヤの位置決めが正確かつ容易にできる。
【００４２】また、この発明の第２の発明によれば、加
工用レーザビームを被溶接材に集光させる集光光学装置
と、この集光光学装置による加工用レーザビームの集光
位置に溶接用のワイヤを供給するワイヤ供給装置と、集
光位置に対してワイヤ供給装置と反対側に配置され、こ
の集光位置にサイドガスを供給するサイドガスノズルと
を備えたレーザビーム溶接装置において、サイドガスノ
ズルの集光位置を見通す一端側またはこの集光位置を見
通すこの集光位置から離れた位置に取り付けられ、加工
用レーザビームの反射光の光強度を検出する加工用レー
ザビームパワーモニタを備えているので、この加工用レ
ーザビームパワーモニタを使用して、溶接作業中でも溶
接状態の監視が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１に係るレーザビーム溶接装
置の加工ヘッド周りの断面図である。
【図２】図１のII−II矢視側面図である。
【図３】この発明の実施例１に係るレーザビーム溶接装
置の全体光路図である。
【図４】この発明の実施例１に係るレーザビーム溶接装
置の加工ヘッド周りの作用説明図であり、（ａ）はフィ
ラワイヤが適正に位置決めされている場合を示し、
（ｂ）はフィラワイヤが適正に位置決めされていない場
合を示している。
【図５】この発明の実施例２に係るレーザビーム溶接装
置の加工ヘッド周りの作用説明図であり、（ａ）は加工
ヘッドが適正に位置決めされている場合を示し、（ｂ）
は加工ヘッドが適正に位置決めされていない場合を示し
ている。
【図６】従来のレーザビーム溶接装置の加工ヘッド周り
を示す外観図である。
【符号の説明】
１０ 集光光学装置 １１ ワイヤ供給装置 １２ サイドガスノズル １８ Ｈｅ−Ｎｅパワーモニタ（可視レーザビームパワ
ーモニタ） １９ ＣＯ2 レーザビームパワーモニタ（加工用レーザ
ビームパワーモニタ） Ｂ１ 加工用レーザビーム Ｂ１０ 反射光 Ｂ２ Ｈｅ−Ｎｅレーザビーム（可視レーザビーム） Ｂ２０ 反射光 Ｍ 被溶接材 Ｐ 集光位置 Ｗ フィラワイヤ（ワイヤ）
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】つぎに、この従来のレーザビーム溶接装置
の加工ヘッドの位置合わせについて説明する。加工用レ
ーザビームＢ１として使用されるＣＯ2レーザビームは
赤外線領域の光であり、可視光でないため、その集光位
置Ｐは認識できないが、この集光位置Ｐにはプラズマが
発生され、これが青白く輝いて見えるため、この輝点が
加工用レーザビームＢ１の集光位置Ｐとして認識され
る。そこで、集光光学装置１を作動させて、加工用レー
ザビームＢ１の出力を落した状態で集光光学装置１によ
り集光させ、その輝点をサイドガスノズル３を介して位
置決めカメラ４でとらえる。そして、位置決めカメラ４
の画面中央部に前記輝点をとらえることができるよう
に、手動または自動により第２位置決め装置６を動作さ
せ、サイドガスノズル３の位置合わせを行なう。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】
【作用】加工用レーザビームとして例えば赤外線のＣＯ
2 レーザビームが使用される場合、加工用レーザビーム
の光路中に設けられた機器を調整するために、例えばＨ
ｅ−Ｎｅレーザビームのような可視レーザビームが、加
工用レーザビームと同一光路を通るように出射され、加
工用レーザビーム用の機器の調整がなされる。また、加
工用レーザビームを使用して溶接を行なう場合、この加
工用レーザビームの集光位置と溶接用のワイヤの中心を
位置あわせする必要がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】ここで加工用レーザビームＢ１は赤外線領
域の光であるため、レーザ発振器１６から出射されたこ
の加工用レーザビームＢ１をミラー１７等を調整して正
確に集光光学装置１０の所定の集光位置Ｐに集光させる
のは一般に困難である。このため、レーザ発振器１６の
近傍には、可視レーザビームであるＨｅ−Ｎｅレーザビ
ームＢ２を加工用レーザビームＢ１と同一光路を通るよ
うに出射する可視レーザビーム出射手段としてのＨｅ−
Ｎｅレーザ発振器（図示せず）が配設されている。そし
て、このＨｅ−Ｎｅレーザ発振器から出射されたＨｅ−
ＮｅレーザビームＢ２を使用して、ミラー１７等の調整
ができるようになっている。なお、このＨｅ−Ｎｅレー
ザビームＢ２は機器調整用のものであるため、その出力
は数ｍＷと非常に小さい。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加工用レーザビームを被溶接材に集光さ
    せる集光光学装置と、この集光光学装置による加工用レ
    ーザビームの集光位置に溶接用のワイヤを供給するワイ
    ヤ供給装置と、前記集光位置に対して前記ワイヤ供給装
    置と反対側に配置され、この集光位置にサイドガスを供
    給するサイドガスノズルとを備えたレーザビーム溶接装
    置において、前記加工用レーザビームの光路と一致させ
    て機器調整用の可視レーザビームを出射させる可視レー
    ザビーム出射手段と、前記サイドガスノズルの前記集光
    位置を見通す一端側に取り付けられ、前記集光位置に供
    給された前記ワイヤから反射された前記可視レーザビー
    ムの反射光の光強度を検出する可視レーザビームパワー
    モニタとを備えことを特徴とするレーザビーム溶接装
    置。
  2. 【請求項２】 加工用レーザビームを被溶接材に集光さ
    せる集光光学装置と、この集光光学装置による加工用レ
    ーザビームの集光位置に溶接用のワイヤを供給するワイ
    ヤ供給装置と、前記集光位置に対して前記ワイヤ供給装
    置と反対側に配置され、この集光位置にサイドガスを供
    給するサイドガスノズルとを備えたレーザビーム溶接装
    置において、前記サイドガスノズルの前記集光位置を見
    通す一端側またはこの集光位置を見通すこの集光位置か
    ら離れた位置に取り付けられ、前記加工用レーザビーム
    の反射光の光強度を検出する加工用レーザビームパワー
    モニタを備えたことを特徴とするレーザビーム溶接装
    置。
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