JPH07164171A

JPH07164171A - レーザ加工方法

Info

Publication number: JPH07164171A
Application number: JP5317063A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Makino; 野吉延牧; Keizo Honda; 多啓三本; Nobuo Tachikawa; 川信夫立
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-12-16
Filing date: 1993-12-16
Publication date: 1995-06-27

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、溶接のための開先ギャップ量が
０．３ｍｍ以上に設定されても溶接継手の形成が可能な
レーザ加工方法を提供する。【構成】本発明は、開先ギャップ量が０．３ｍｍ以上
の母材をレーザ集光用加工ヘッドとフイラワイヤ供給装
置とを用いて突合せ溶接するレーザ溶接方法において、
レーザ集光用加工ヘッド１とフイラワイヤ供給装置６を
連動して揺動することによりレーザ光とフイラワイヤ７
とを揺動させ、次いで母材Ｗとフイラワイヤ７とを溶融
させることにより溶接継手を形成するレーザ加工方法に
関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光を用いた加工方法、例えば、突
合せ開先部をもつレーザ溶接では、その開先ギャップ量
が０．３ｍｍ以上になると加工に用いるレーザ光がその
ギャップを貫通してしまうため、その部分の溶接が不可
能となってしまうことがあった。

【０００３】そこで、従来は、図１２に示すように、溶
接する両母材Ｗ間のギャップＧを埋めるためにワイヤ供
給装置２８からフイラワイヤ２９を供給してレーザ光を
集光レンズ２７で集光して溶接する方法がまず用いられ
ている。

【０００４】さらに、図１３に示すように、レーザ光の
焦点位置を矢印に示す方向（溶接線と垂直方向）に揺動
させて溶接する方法が用いられている。

【０００５】また、図１４に示すように、レーザ光の焦
点位置を母材Ｗの表面より内側または外側に設定し、集
光レンズ２７で集光したレーザ光のレーザビーム径を大
きくした状態で溶接する方法（いわゆるデフォーカス
法）が用いられていた。

【０００６】一方、レーザ光を用いた加工方法、例えば
集光ミラーとアシストガスを用いたレーザ溶接・切断方
法では、図１７に示すような加工ヘッド１が用いられて
いる。すなわち、この加工ヘッド１は、レーザ光の集光
光学系に例えばＺｎＳｅ製の集光レンズ２６を用い、図
示しないレーザ発振器から伝送されたレーザ光は、この
集光レンズ２６によって集光されて被加工物Ｗにレーザ
光出射口５ａを介して照射される。この際、レーザ溶接
の場合には、ノズル５の側部に設けたアシストガス入口
２０から、例えばＨｅ、Ｎ₂、Ａｒガス等がアシストガ
スとして供給されるようになっている。また、レーザ切
断の場合には、例えばアシストガスとしてＯ₂ガスに切
替えて供給するようになっている。

【０００７】しかし、アシストガスを用いたレーザ溶接
では、このアシストガスにより溶接の際のプラズマ除去
と溶接部のガスシールドを行っているため、アシストガ
スの加工点でのガス圧に自から上限がある。なお、この
際、溶接用ノズル５のガス吹出し口５ａ（レーザ光出射
口）の口径は６ｍｍ〜１０ｍｍ程度のものがよく用いら
れる。

【０００８】一方、アシストガスを用いたレーザ切断で
は、レーザ切断の際に被加工物から生じる溶融金属を加
工個所から吹き飛ばすために、使用するアシストガスの
加工点でのガス圧は、高い程よいとされている。そこ
で、図１７に示す切断用の加工ノズル５では、集光レン
ズ２６により集光されたレーザ光に干渉されない程度に
ノズル５の吹出し口５ａの口径を小さくする。例えば
１．０ｍｍ〜３．００ｍｍに設定する。つまり、レーザ
光の集光に集光レンズ２６を用いた場合には、用いる加
工ノズル５は、レーザ溶接かあるいは切断かによって異
なる形状を採用するのが通例である。

【０００９】また、最近では、レーザ加工装置の耐久性
を向上させるために、レーザ光の集光光学系に放物面
（パラボリック）ミラーのような金属ミラーを用いる傾
向がある。すなわち、図１８に示すように、放物面ミラ
ー４を用いた加工ヘッド１では、図示しないレーザ発振
器から伝送されたレーザ光は、まず、平面ミラー３によ
り反射され、さらに放物面ミラー４によって被加工物Ｗ
にレーザ光出射口２１から集光される。この際、加工ノ
ズル５に供給するアシストガスは、放物面ミラー４を用
いた加工ヘッド１の構造上の制約から（レンズのように
密閉性がないため）レーザ光と同軸方向には供給できな
い。そこで、このような場合には、図１８と図１９に示
すように、二重構造とした加工ノズル５のアシストガス
吹出し口２２を介してアシストガス入口からのアシスト
ガスを加工点に供給する。

【００１０】この場合、レーザ溶接では、良好な溶接ビ
ードが得られるが、レーザ切断では、アシストガスのガ
ス圧を上昇させることができないため、切断の際の切断
溝が大きくなってしまう。この欠点を回避するために、
切断方向が限定される欠点があるが反面ガス圧の向上が
期待できる図２０と図２１に示すような切断ノズル５が
用いられる。この切断ノズル５では、図２１に示すよう
に、切断方向にレーザ光出射口２１を挾んでアシストガ
ス吹出し口２２をそれぞれ１個づつ設ける。このような
切断ノズル５を用いることにより、アシストガスのガス
圧を上昇させ切断溝を小さくすることができるようにな
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のレーザ加工方法には、次のような問題点があ
った。

【００１２】まず、図１２に示したレーザ溶接方法で
は、フイラワイヤ２９を母材Ｗの開先ギャップＧに供給
することによってギャップ量が０．３ｍｍ以上の場合で
もその溶接が可能であるが、ギャップ量が０．６ｍｍ以
上の場合には、フイラワイヤ２９の溶融金属がギャップ
Ｇ間を貫通して落下して溶接継手を形成できなくなって
しまう。

【００１３】また、図１３に示したレーザ溶接方法で
は、レーザ光を揺動させ溶接する母材Ｗを溶融させるこ
とができるが、図１５に示すように、溶融金属Ｍが各々
の母材Ｗに分離してしまい溶接継手を形成できなくな
る。

【００１４】さらに、図１４に示したデフォーカス法
（焦点位置をずらす方法）では、図１６に示すように、
開先ギャップ０．２ｍｍ以上ではパワー密度（Ｗ／ｃｍ
²）がある程度（例えば１０⁶オーダーＷ／ｃｍ²）以
上必要となるため、溶接部形成に限界があり、結局、開
先ギャップ量としては、０．２ｍｍまでのものしか溶接
できない。

【００１５】以上述べたように、従来のレーザ溶接方法
では、上述したいづれの方法を用いても開先ギャップ量
が０．６ｍｍ以上の場合には、溶接継手の形成が極めて
困難であった。

【００１６】そこで、まず、本発明は、開先ギャップ量
が０．３ｍｍ以上に設定されても溶接継手の形成が可能
なレーザ加工方法を提供することを目的とする。

【００１７】一方、集光レンズ系と集光ミラー系を用い
たレーザ加工方法では、レーザ溶接あるいはレーザ切断
の際、その都度、加工ヘッドの加工ノズルを交換する必
要があり、とくに遠隔操作によりレーザ溶接と切断を繰
り返す場合には、加工ノズルの交換に大変な時間を費し
てしまうおそれがあった。また、集光レンズ系に放物面
ミラーを用いた場合には、レーザ光を同軸方向にアシス
トガスを供給できないため、他の集光レンズに比べて放
物面レンズが溶接の際のヒューム及びスパッタのために
大巾に汚れてしまう。そのためレーザ光の反射率が低下
して、加工点でのレーザ出力が低下してしまい健全な溶
接及び良好な切断が不可能となってしまう問題点があっ
た。

【００１８】そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み
てなされたもので、レーザ溶接及びレーザ切断時にその
都度加工ノズルを交換する必要がなく、かつ、集光ミラ
ー等の汚れが防止できレーザ出力の低下しないレーザ加
工方法を提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、開先ギャップ
量が０．３ｍｍ以上の母材をレーザ集光用加工ヘッドと
フイラワイヤ供給装置とを用いて突合せ溶接するレーザ
溶接方法において、前記レーザ集光用加工ヘッドと前記
フイラワイヤ供給装置を連動して揺動することによりレ
ーザ光とフイラワイヤとを揺動させ、ついで前記母材と
前記フイラワイヤとを溶融させることにより溶接継手を
形成するレーザ溶接方法に関する。

【００２０】また、本発明は、集光光学系に集光ミラー
を用いたレーザ加工方法において、溶接及び切断用アシ
ストガス吹出し口をそれぞれ２個以上もつ加工ノズルを
用い、それぞれのアシストガス吹出し口を切替えて、同
一の加工ノズルにより溶接及び切断を行うレーザ加工方
法に関する。

【００２１】

【作用】本発明のレーザ加工方法では、レーザ集光用加
工ヘッドとフイラワイヤ供給装置とを一体化して溶接線
と垂直方向に揺動させるので、開先ギャップ量を埋める
だけのフイラワイヤが供給されてフイラワイヤと母材と
が確実に溶融するようになり健全な溶接継手が形成され
る。

【００２２】また、本発明のレーザ加工方法では、レー
ザ集光用加工ヘッドの加工ノズルの切断用アシストガス
吹出し口から高圧の切断用アシストガスを加工点へ供給
し被加工物の切断を行い、また、溶接用アシストガス吹
出し口に切替えて、この吹出し口から適正なガス圧の溶
接用アシストガスを供給してガスシールドにより溶接を
行う。

【００２３】

【実施例】以下、本発明のレーザ加工方法の実施例を図
面を参照して説明する。第１実施例図１と図２は、本発明のレーザ加工方法の第１実施例で
あって、フイラワイヤを用いたレーザ溶接装置の縦断断
面図と平面図のフイラワイヤ供給系とレーザ加工ヘッド
のオシレート（揺動）用駆動系を示している。

【００２４】この第１実施例のレーザ加工ヘッド１は、
ミラーケース２とその下部に連結された加工ノズル５
と、ミラーケース２の上部にリニアガイド９ａ，９ｂを
介して連結された上部ケース８とから構成され、集光用
加工ヘッドを形成するミラーケース２とそれと一体化さ
れた加工ノズル５はリニアガイド９ａ，９ｂを介して図
２に示すようにオシレート方向（溶接線と垂直方向）に
揺動できるようになっている。また、ミラーケース２内
には台座３ａ，４ａを介して平面ミラー３と放物面（パ
ラボリック）ミラー４が図１に示すように取付けられて
いる。さらに、加工ノズル５の先端にはレーザ光出射口
５ａが開口されるとともに、加工ノズル５の先端側部に
は図示しないワイヤ供給装置から供給されるフイラワイ
ヤ７を固定するワイヤガイド６が取付けられている。か
つ、図２に示すように、図示しない駆動モータに連結さ
れた駆動軸１１が上部ケース８に枢着され、この駆動軸
１１には板カム１０が固着され、この板カム１０に従動
するローラフォロア１２がミラーケース２の上面の突出
部２ａに固着されたピン１３に枢着されている。さら
に、板カム１０による集光用加工ヘッド（ミラーケース
２と加工ノズル５）の揺動を拘束する引張りバネ１４が
上部ケース８のブラケット８ａとミラーケース２の端部
との間に張架されている。

【００２５】このようにして構成された本発明のレーザ
加工方法に用いられるレーザ加工装置のレーザ加工光学
系を用いて開先ギャップを有する溶接継手（母材）Ｗの
溶接方法を順次説明する。まず、溶接線方向に図示しな
いワイヤ供給装置からフイラワイヤ７をワイヤガイド６
を通してレーザ溶接部に送給する。一方、図示しないレ
ーザ発振器から伝送されたレーザは、ミラーケース２の
開口２ａからミラーケース２内に入り、その内に設けた
平面ミラー３によりまず折り曲げられ、放物面ミラー４
により溶接部の加工点に照射される。このようにフイラ
ワイヤを供給し、かつ、レーザ照射状態にて、図示しな
い駆動モータを駆動させ駆動軸１１を回転させると板カ
ム１０が図２の矢印に示すように回転し、ローラフォロ
ア１２が矢印のように上下に揺動する。この揺動により
加工ヘッド（ミラーケース２と加工ノズル５）、すなわ
ち加工点は、引張りバネ１４に抗しつつ溶接線と垂直方
向（オシレート方向）に揺動されて、フイラワイヤ７に
より開先ギャップを埋めつつレーザ溶接が行われる。

【００２６】とくに、本第１実施例では、加工条件とし
て、放物面ミラー４として、焦点距離ｆ：１２７〜３８
１ｍｍのものを使用し、その焦点位置を、母材Ｗの表面
より０〜８ｍｍ（すなわち、ＤＦ：０〜−８ｍｍ）内側
（母材内）に設定する。また、アシストガスを供給する
場合には、Ｈｅ、ＡｒあるいはＮ₂ガスを用い、二重構
造とした加工ノズル５より２０リットル〜５リットル／
分供給する。なお、この際、サイドガス（アシストガス
と同種）をフイラワイヤ供給方向からアシストガスと同
量供給してもよい。

【００２７】また、レーザ溶接加工速度は、溶接継手部
が溶け落ちない程度の低速、例えば、５０００ｍｍ／分
以下とする。さらに、フイラワイヤの供給量は、例えば
０．５〜１０ｍ／分とし、レーザ出力は３〜２０ＫＷと
する。また、加工ヘッドの揺動周波数は１〜４０Ｈｚと
する。

【００２８】以上のような加工条件により、レーザ光を
照射して母材Ｗとフイラワイヤ７とを同時に溶融させ、
溶接の開先ギャップＧをも十分埋めて溶接できるように
なる。図３に示すように、この加工条件の時のレーザ光
の揺動巾Ｌは、溶接開先ギャップ量Ｇより０ｍｍ〜３ｍ
ｍ程度長く設定することが好ましい。すなわち、Ｇ≦Ｌ
≦Ｇ＋３ｍｍとする。これにより、溶接開先部をその部
分が溶け落ちない程度に十分に溶融することができるよ
うになる。すなわち、ｍｍ単位の開先ギャップをもつ溶
接継手において、レーザ光が開先ギャップ間を通過する
ことなく、かつ、この開先ギャップ内においても母材Ｗ
と溶融金属の相互作用が十分得られ、開先ギャップを十
分溶接金属で埋めつくすことが可能となる。

【００２９】このように、本第１実施例のレーザ加工方
法によれば、例えば、０．３ｍｍ以上の開先ギャップを
もつ溶接継手においても、ギャップや、目違いのないそ
の溶接が可能となり、また、プレス加工を含めた機械加
工精度の悪い溶接開先、あるいはレーザ切断面をもつ溶
接開先の場合でも、健全な溶接継手の形成が可能とな
る。

【００３０】また、図４に示すように、フイラワイヤ供
給量を調整して溶込み不足による欠陥の発生を防止して
もよい。すなわち、レーザ光が加工ヘッドの揺動端部に
位置する場合には、図４のように、ワイヤ供給量（ｍ／
分）を幾分少なくして溶接部材（母材）Ｗにレーザ光を
十分に照射させ、溶込み不足による欠陥発生を防止す
る。

【００３１】さらに、図５と図６に示すように、他の方
法により加工ヘッドを揺動させてもよい。すなわち、図
５に示すように、レーザ光の入射位置（光軸）を揺動軸
（中心）として、ミラーケース２と加工ノズル５とを揺
動させる。このために、ミラーケース２はボール軸受９
ｃを介して上部ケース８に支承され、上部ケース８から
側方に突出した突出部８ｂには駆動モータ１５が設置さ
れている。駆動モータ１５の駆動軸１７ａには板カム１
７が固着されるとともに、ミラーケース２の上面に固着
した台座１８にはピン１６ａが支承されていて、このピ
ン１６ａに板カム１７に従動するローラフォロア１６が
枢着されている。ミラーケース２（加工点）の揺動はミ
ラーケース２と上部ケース８間に介装された圧縮バネ１
８により拘束されるようになっている。このような構成
により、板カム１７の回転と、ローラフォロア１６の従
動とにより加工点におけるレーザ光は揺動軸を中心とし
て円弧状に揺動し、これによって、溶接開先部は、十分
に溶融され、溶融金属によって開先ギャップが埋められ
るようになる。

【００３２】また、図７に示すようにレーザ光集光系
（例えば図７では放物面ミラー４）とワイヤ供給系（ワ
イヤガイド６とフイラワイヤ７）とを一体化しないで別
体として加工ヘッドを構成してもよい。この実施例で
は、図７に示すように、単一の図示しない駆動モータか
ら板カム１７ｂとそれに従動する２個のローラフォロア
１６ｂとによって駆動モータの駆動力をレバー１９を介
してレーザ光集光系とワイヤ供給系とに伝達する。この
場合、圧縮バネ１８ａによってそれぞれの揺動は拘束さ
れるようになっている。これにより、集光系とワイヤ供
給系とは、揺動支点を中心として揺動し、加工点での両
者に移動が同期できるので、健全な溶接継手を形成する
ことが可能となる。第２実施例次に、本発明のレーザ加工方法の第２実施例を図８から
図１０について説明する。

【００３３】この第２実施例に用いるレーザ加工装置
は、１つの加工ノズル５に溶接と切断用の両方のガス吹
出し口を有する加工ヘッドを備えているものである。図
８に示すように、この加工ヘッド１はミラーケース２と
この内に配設された平面ミラー（図示せず）と放物面ミ
ラー４と、このミラーケース２と一体化された加工ノズ
ル５からなる。

【００３４】この加工ノズル５には加工点に対するレー
ザ光軸を同じ角度θをもったレーザ光出射口２１その周
囲に二重構造となって形成された切断用アシストガス吹
出し口２２と溶接用アシストガス吹出し口２３と、加工
ノズル５の側部に配設されたアシストガス入口２０とか
ら構成されている。

【００３５】このように構成された加工ヘッド１により
図示しないレーザ発振器から伝送されたレーザ光は、集
光ミラー、例えば放物面（パラボリック）ミラー４によ
り集光されて、レーザ光出射口２１から被加工物（母
材）Ｗに照射されて、レーザ溶接及びレーザ切断を行う
ようになっている。この際、レーザ光としては、ＣＯ₂
レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等の産業用レー
ザを使用する。

【００３６】とくに、この第２実施例では、加工ノズル
５は、切断用と溶接用の両方のアシストガス吹出し口２
２，２３を有する。このうち切断用アシストガス吹出し
口２２ａ，２２ｂは、図９に示すように、切断方向に、
レーザ光出射口２１と一列に並ぶように配置されてい
る。この切断用アシストガス吹出し口２２ａ，２２ｂに
は、図示しないアシストガス供給装置が接続され、切断
ガス、例えばＯ₂ガスが供給されるようになっている。

【００３７】一方、溶接用アシストガス吹出し口２３
ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、レーザ光出射口２１の
周囲に円周状に配置される。ここで、各吹出し口２３
ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの面積は同一であり、か
つ、同一形状となっている。これらの吹出し口２３ａ，
２３ｂ，２３ｃ，２３ｄには図示しないアシストガス供
給装置にアシストガス入口２０を介して先のアシストガ
ス入口２０を介して切断用アシストガス配管とは別系統
になるよう配管され溶接用ガス、例えば、Ｈｅ、Ａｒ、
Ｎ₂ガス等が供給されるようになっている。

【００３８】なお、溶接用アシストガス吹出し口２３ａ
〜２３ｄは、切断用アシストガス吹出し口２２ａ，２２
ｂと重ならなければ２カ所以上、何カ所でも設けてもよ
い。ただし、レーザ光用出射口２１を中心に点対称に溶
接用アシストガス吹出し口２３ａ〜２３ｄを配置する必
要がある。

【００３９】また、両アシストガスの吹出し方向がレー
ザ光の照射点、つまり加工点に集中するように、加工ノ
ズル５には角度θが付けられている。つまり、レーザ光
と加工ノズル５が干渉しない範囲において、被加工物
（母材）Ｗの加工面に法線方向、つまり、レーザ光軸
と、加工ノズル５の角度θができるだけ小さくなるよう
に設定する。

【００４０】さらに、集光ミラー保護用ガスを、図９と
図１０に示すように、ミラー保護用ガス吹出し口２４か
ら矢印の方向にレーザ光の照準点に向けて供給する。こ
の際、供給可能な限り、最大流量の保護用ガスを流す。
なお、集光ミラー保護ガスは、溶接時は、溶接用アシス
トガスと同種のガスを供給し、切断時には通常のエアを
供給しても十分効果がある。

【００４１】次に、本第２実施例の作用について説明す
る。まず、加工ノズル５をレーザ切断用として用いる場
合には、加工ノズル５の切断用アシストガス吹出し口２
２ａ，２２ｂよりアシストガス、例えばＯ₂ガスをレー
ザ照射点に向けて吹きつける。ここで、切断溝の巾を小
さくするためには、図９に示すように、切断方向の前後
よりレーザ光出射口２１を挾んでアシストガスを吹出し
口２２ａ，２２ｂより供給する。この際、吹出し口径は
１．０ｍｍ〜３．０ｍｍとし、ガス供給量を１００リッ
トル／分以上に保持しつつ、アシストガスのガス圧を最
大にする。なお、アシストガス供給用のガスボンベ等は
５〜６ｋｇｆ／ｃｍ²になるよう配管され、かつ供給さ
れている。また、有効ガス圧を上昇させるため、円形断
面に代えて面積を等しくした切断方向に長い楕円形状の
切断用アシストガス吹出し口としてもよい。以上によ
り、集光ミラー、例えば放物面ミラーを切断に用いた場
合、ドロスの少ない、かつ、切断溝の小さいレーザ切断
が可能となる。

【００４２】ここで、本実施例によるレーザ切断パラメ
ータの一例を示す。レーザ出力：０．１〜１０ＫＷ切断速度：１００〜１０，０００ｍｍ／分ミラー焦点距離：ｆ：５０ｍｍ〜３８１ｍｍ焦点位置： −４．０ｍｍ〜＋２．０ｍｍアシストガス：Ｏ₂，Ｎ₂ガス次に、加工ノズル５をレーザ溶接用として用いる場合に
は、同じ加工ノズル５の溶接用アシストガス吹出し口２
３ａ〜２３ｄよりアシストガス、例えばＨｅガスを加工
点に向けて吹き付ける。この際、アシストガスの供給量
は総量で３０〜１００リットル／分に設定する。また、
溶接用アシストガスは切断用アシストガスとは別系統の
配管から供給されるようになっている。

【００４３】このようにして供給されるアシストガスに
より、例えばＨｅガスにより、プラズマの吹きとばし
と、レーザ溶接部のガスシールドが十分に実施され、そ
の結果、健全な溶接部が得られることになる。

【００４４】ここで、本実施例によるレーザ溶接パラメ
ータの一例を示す。レーザ出力：０．１〜１０ＫＷ溶接速度：１００〜１０，０００ｍｍ／分ミラー焦点距離：ｆ：５０ｍｍ〜３８１ｍｍ焦点位置： −１０．０ｍｍ〜＋３．０ｍｍアシストガス：Ｈｅ，Ｎ₂，Ａｒガス及びこれらの混
合ガスさらに、ミラー保護用ガス吹出し口２４からミラー保護
用ガスを加工点に向けて供給し、溶接あるいは切断時に
発生するヒューム、スパッタ、ドロス等から放物面ミラ
ー４を保護する。これによって、ミラーの汚れを飛躍的
に抑制することができるので、レーザ出力低下による溶
込み不良や切断不良を未然に防止することができるよう
になる。

【００４５】とくに、本実施例のレーザ加工方法によれ
ば、同じ加工ノズルにより被加工物の溶接あるいは切断
が容易にアシストガス吹出し口からのガス供給を切替え
て行うことが可能となる。また、集光ミラー保護用の吹
きつけにより集光ミラーの汚れが未然に防止され被加工
物の健全な溶接及び切断が可能となる。

【００４６】また、加工ノズル５の端面図である図１１
に示すように、レーザ光出射口２１を中心として多数の
アシストガス吹出し口２５ａ〜２５ｈを配設し、切断方
向に合せて、その前後になるようにアシストガスを加工
点に供給してもよい。溶接時には、すべてのアシストガ
ス吹出し口２５ａ〜２５ｈよりアシストガス、例えばＨ
ｅガスを供給する。この場合、アシストガス供給源から
加工ノズルへのガス配管は溶接と切断で同じものを用い
るが、ガスが吹き出す吹出し口の位置をそれぞれ選択で
きるようになっている。これによって、同一の加工ノズ
ル５によって、極めて良好な被加工物の切断及び溶接が
可能となる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明のレーザ加工方法に
よれば、溶接用の開先ギャップ量が０．３ｍｍ以上の母
材の溶接であっても供給されるフイラワイヤによってこ
の開先ギャップが完全に埋められてギャップや目違いの
ない健全な溶接継手部が得られる。

【００４８】また、本発明のレーザ加工方法によれば、
レーザ集光用加工ヘッドの加工ノイズに設けた切断用及
び溶接用アシストガス吹出し口をそれぞれ切替えること
により、極めて良好な被加工物の溶接及び切断ができ、
さらに加工ヘッド内の集光ミラーの汚れがミラー保護用
ガスにより未然に防止されて、この種施工の健全性が十
分に維持される効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のレーザ加工方法に用いる
レーザ加工装置の概略縦断面図である。

【図２】図１に示したレーザ加工装置の平面図である。

【図３】本発明のレーザ加工方法の原理図であって、加
工すべき母材の開先に対するレーザ光とフイラワイヤの
揺動状態を示す。

【図４】本発明のレーザ加工方法におけるワイヤ供給量
の調整度合いの説明図である。

【図５】本発明の第２実施例のレーザ加工方法に用いる
レーザ加工装置の概略縦断面図である。

【図６】図５に示したレーザ加工装置の加工ヘッドの駆
動モデルの概念図である。

【図７】本発明のレーザ加工方法に用いる加工ヘッドで
あって、集光系とワイヤ供給系とを一体化していないも
のの概念図である。

【図８】本発明の第３実施例のレーザ加工方法に用いる
加工ヘッドのノズルの概略縦断面図である。

【図９】図８に示した加工ヘッドのノズルの吹出し口を
下方向から見た端面図である。

【図１０】図８に示した加工ヘッドのノズルの横方向か
ら見た正面図である。

【図１１】図８に示した加工ヘッドのノズルの他の実施
例の端面図である。

【図１２】従来のレーザ溶接における開先ギャップとレ
ーザ光及びフイラワイヤとの関係を示す概念図である。

【図１３】従来のレーザ溶接においてレーザ光を揺動さ
せる方法の概念図である。

【図１４】従来のレーザ溶接においてレーザ光を母材表
面より内側に設定する方法の概念図である。

【図１５】従来のレーザ溶接によって溶融金属が各々母
材に分離した状態を示す概略図である。

【図１６】従来のデフォーカス法によるレーザ溶接にお
ける溶込み深さとパワー密度との関係を示すグラフであ
る。

【図１７】従来のレーザ加工方法に用いる加工ヘッドと
ノズルの概略縦断面図である。

【図１８】従来のレーザ加工方法に用いる金属ミラーを
備えた加工ヘッドとノズルの概略縦断面図である。

【図１９】図１８に示したノズルの吹出し口の端面図で
ある。

【図２０】従来のレーザ加工方法に用いる別の吹出し口
をもつノズルの一部拡大縦断面図である。

【図２１】図２０に示したノズル吹出し口の端面図であ
る。

【符号の説明】

１レーザ加工ヘッド２ミラーケース３平面ミラー４放物面ミラー５加工ノズル５ａレーザ光出射口６ワイヤガイド７フイラワイヤ８上部ケース９ａ，９ｂリニアガイド１０板カム１２ローラフォロア１４引張りバネ１５駆動モータ１６ローラフォロア１７板カム２０アシストガス入口２１レーザ光出射口２２切断用アシストガス吹出し口２３溶接用アシストガス吹出し口２４ミラー保護用ガス吹出し口Ｗ被加工物（母材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開先ギャップ量が０．３ｍｍ以上の母材を
レーザ集光用加工ヘッドとフイラワイヤ供給装置とを用
いて突合せ溶接するレーザ加工方法において、前記レーザ集光用加工ヘッドと前記フイラワイヤ供給装
置を連動して揺動することによりレーザ光とフイラワイ
ヤとを揺動させ、前記母材と前記フイラワイヤとを溶融させ、ることによ
り溶接継手を形成するレーザ加工方法。
【請求項２】前記レーザ集光用加工ヘッドと前記フイラ
ワイヤ供給装置とを一体化させて同時に揺動させる請求
項１記載のレーザ加工方法。
【請求項３】前記レーザ集光用加工ヘッドと前記フイラ
ワイヤ供給装置を別体として揺動させ、加工点で前記両
者が同期して揺動するようにした請求項１記載のレーザ
加工方法。
【請求項４】前記レーザ集光用加工ヘッドと前記フイラ
ワイヤ供給装置とを溶接線と垂直方向に揺動させる請求
項１記載のレーザ加工方法。
【請求項５】前記揺動動作の揺動幅を開先ギャップ量プ
ラス０ｍｍ〜３ｍｍとする請求項１記載のレーザ加工方
法。
【請求項６】レーザ光の揺動端部でフイラワイヤ供給量
を幾分少くなるように制御する請求項１記載のレーザ加
工方法。
【請求項７】集光光学系に集光ミラーを用いたレーザ加
工方法において、溶接及び切断用アシストガス吹出し口
をそれぞれもつ加工ノズルを用い、それぞれのアシスト
ガス吹出し口を切替えて、同一の加工ノズルにより被加
工物の溶接及び切断を行うレーザ加工方法。
【請求項８】ミラー保護用ガスを前記加工ノズルの加工
点に向けて吹きつける請求項７記載のレーザ加工方法。