JPH0910980A - 水中レーザ溶接装置 - Google Patents
水中レーザ溶接装置Info
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- JPH0910980A JPH0910980A JP7161192A JP16119295A JPH0910980A JP H0910980 A JPH0910980 A JP H0910980A JP 7161192 A JP7161192 A JP 7161192A JP 16119295 A JP16119295 A JP 16119295A JP H0910980 A JPH0910980 A JP H0910980A
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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
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
- B23K26/1476—Features inside the nozzle for feeding the fluid stream through the nozzle
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- 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
- B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
- B23K26/1224—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in vacuum
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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
- B23K26/146—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 the fluid stream containing a liquid
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な構成で高品質の水中溶接を行わせ得る
ようにする。 【構成】 水１中に没入されたレーザトーチ本体１１へ
光ファイバ４７を介して送られたレーザ光４８は、レー
ザトーチ本体１１の先端部に設けられた光学レンズ１０
で集光された後、ノズル部５０からワーク３のレーザ照
射部５１へ照射されるようになっており、この際、レー
ザトーチ本体１１に設けられたファイバ移動装置７０を
用いて、光ファイバ４７を光学レンズ１０に対して近接
離反動させることにより、レーザ光４８の焦点距離を変
化させることができるようになっている。
ようにする。 【構成】 水１中に没入されたレーザトーチ本体１１へ
光ファイバ４７を介して送られたレーザ光４８は、レー
ザトーチ本体１１の先端部に設けられた光学レンズ１０
で集光された後、ノズル部５０からワーク３のレーザ照
射部５１へ照射されるようになっており、この際、レー
ザトーチ本体１１に設けられたファイバ移動装置７０を
用いて、光ファイバ４７を光学レンズ１０に対して近接
離反動させることにより、レーザ光４８の焦点距離を変
化させることができるようになっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水中レーザ溶接装置に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水中に没しているワーク(被溶接材)を溶
接する場合、従来は、水中に没しているワークに対する
溶接箇所をチャンバで完全に囲い、チャンバ内の水を抜
くと共にチャンバ内をシールドガス雰囲気にした上で、
チャンバ内に溶接トーチを挿入し、溶接トーチを用いて
ワークを溶接させるようにしていた。
接する場合、従来は、水中に没しているワークに対する
溶接箇所をチャンバで完全に囲い、チャンバ内の水を抜
くと共にチャンバ内をシールドガス雰囲気にした上で、
チャンバ内に溶接トーチを挿入し、溶接トーチを用いて
ワークを溶接させるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ワーク
に対する溶接箇所をチャンバで完全に囲うようにした場
合、非常に大掛かりなチャンバが必要になると共に、チ
ャンバには汎用性がないため、ワークに応じてその都度
チャンバを製作しなければならず、不経済である。
に対する溶接箇所をチャンバで完全に囲うようにした場
合、非常に大掛かりなチャンバが必要になると共に、チ
ャンバには汎用性がないため、ワークに応じてその都度
チャンバを製作しなければならず、不経済である。
【０００４】しかも、チャンバを高精度で製作し且つ位
置決めしない限り、チャンバとワークとの間のシール性
を確保できないため、チャンバ内部に水が侵入して溶接
品質が低下されるおそれがあった。
置決めしない限り、チャンバとワークとの間のシール性
を確保できないため、チャンバ内部に水が侵入して溶接
品質が低下されるおそれがあった。
【０００５】更に、チャンバ内に挿入された溶接トーチ
を自由に動かすのは機構的にかなり複雑となるため、溶
接箇所の微妙な凹凸に溶接トーチを追随させつつ溶接を
行わせることが困難であった。
を自由に動かすのは機構的にかなり複雑となるため、溶
接箇所の微妙な凹凸に溶接トーチを追随させつつ溶接を
行わせることが困難であった。
【０００６】本発明は上述の実情に鑑み、簡単な構成で
高品質の水中溶接を行い得るようにした水中レーザ溶接
装置を提供することを目的としている。
高品質の水中溶接を行い得るようにした水中レーザ溶接
装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、水中に没入さ
れるレーザトーチ本体の先端部に、レーザ光を集光させ
るための光学レンズと、集光されたレーザ光をワークの
レーザ照射部へ照射させるためのノズル部とを設け、レ
ーザトーチ本体の後端部に光学レンズへ向けてレーザ光
を出射する光ファイバを配設すると共に、レーザトーチ
本体に、前記光ファイバを光学レンズに対して近接離反
動させるファイバ移動装置を設けたことを特徴とする水
中レーザ溶接装置にかかるものである。
れるレーザトーチ本体の先端部に、レーザ光を集光させ
るための光学レンズと、集光されたレーザ光をワークの
レーザ照射部へ照射させるためのノズル部とを設け、レ
ーザトーチ本体の後端部に光学レンズへ向けてレーザ光
を出射する光ファイバを配設すると共に、レーザトーチ
本体に、前記光ファイバを光学レンズに対して近接離反
動させるファイバ移動装置を設けたことを特徴とする水
中レーザ溶接装置にかかるものである。
【０００８】この場合において、レーザトーチ本体の先
端部に、ワークのレーザ照射部へレーザ光を照射させる
ためのノズル部を備えたノズルボディを、ファイバ移動
装置によって光ファイバと共に移動されるよう取付け、
ノズルボディの内部にレーザ照射部へ向けて溶接用ワイ
ヤを送給するワイヤ送給孔を形成するようにしても良
い。
端部に、ワークのレーザ照射部へレーザ光を照射させる
ためのノズル部を備えたノズルボディを、ファイバ移動
装置によって光ファイバと共に移動されるよう取付け、
ノズルボディの内部にレーザ照射部へ向けて溶接用ワイ
ヤを送給するワイヤ送給孔を形成するようにしても良
い。
【０００９】又、ワークへ向けて、レーザ照射部の周囲
の水を局部的に強制排水させるためのドーム形成用ガス
を噴射するドーム形成用ガス噴射ノズル部を備えるよう
にしても良い。
の水を局部的に強制排水させるためのドーム形成用ガス
を噴射するドーム形成用ガス噴射ノズル部を備えるよう
にしても良い。
【００１０】更に、ワイヤ送給孔がドーム形成用ガス噴
射ノズル部を兼ねさせるようにしても良い。
射ノズル部を兼ねさせるようにしても良い。
【００１１】更に又、溶接用ワイヤとワークとの間を接
続する電源回路を設け、該電源回路にタッチ検出器を設
けるようにしても良い。
続する電源回路を設け、該電源回路にタッチ検出器を設
けるようにしても良い。
【００１２】
【作用】従って本発明では、水中に没入されたレーザト
ーチ本体へ光ファイバを介して送られたレーザ光は、レ
ーザトーチ本体の先端部に設けられた光学レンズで集光
された後、ノズル部からワークのレーザ照射部へ照射さ
れる。
ーチ本体へ光ファイバを介して送られたレーザ光は、レ
ーザトーチ本体の先端部に設けられた光学レンズで集光
された後、ノズル部からワークのレーザ照射部へ照射さ
れる。
【００１３】この際、レーザトーチ本体に設けられたフ
ァイバ移動装置を用いて、光ファイバを光学レンズに対
して近接離反動させることにより、レーザ光の焦点距離
を変化させることができる。これによって、レーザ照射
部に凹凸が有る場合でも、品質の高い溶接を行わせるこ
とができる。
ァイバ移動装置を用いて、光ファイバを光学レンズに対
して近接離反動させることにより、レーザ光の焦点距離
を変化させることができる。これによって、レーザ照射
部に凹凸が有る場合でも、品質の高い溶接を行わせるこ
とができる。
【００１４】又、ファイバ移動装置を用いて、ノズルボ
ディを光ファイバと共に移動させることにより、ノズル
ボディに形成されたワイヤ送給孔を介してワークのレー
ザ照射部へ送給される溶接用ワイヤを、焦点距離の移動
に伴って、常に正確にレーザ照射部へ送給させることが
できる。
ディを光ファイバと共に移動させることにより、ノズル
ボディに形成されたワイヤ送給孔を介してワークのレー
ザ照射部へ送給される溶接用ワイヤを、焦点距離の移動
に伴って、常に正確にレーザ照射部へ送給させることが
できる。
【００１５】更に、ドーム形成用ガス噴射ノズル部から
ワークへ向けてドーム形成用ガスを噴射させることによ
り、レーザ照射部の周囲の水を局部的に強制排水させ
て、良好な水中溶接を行わせることができる。
ワークへ向けてドーム形成用ガスを噴射させることによ
り、レーザ照射部の周囲の水を局部的に強制排水させ
て、良好な水中溶接を行わせることができる。
【００１６】更に又、ワイヤ送給孔をドーム形成用ガス
噴射ノズル部として、ワイヤ送給孔からドーム形成用ガ
スを噴射させるようにすることができる。
噴射ノズル部として、ワイヤ送給孔からドーム形成用ガ
スを噴射させるようにすることができる。
【００１７】加えて、溶接用ワイヤとワークとの間を接
続する電源回路にタッチ検出器を設けて、溶接用ワイヤ
とワークとの接触により、レーザトーチ本体とレーザ照
射部との間隔を測定させることができる。
続する電源回路にタッチ検出器を設けて、溶接用ワイヤ
とワークとの接触により、レーザトーチ本体とレーザ照
射部との間隔を測定させることができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。
明する。
【００１９】図１〜図５は本発明の一実施例を示すもの
であり、図１に示すように、水１を貯留される大型の金
属容器２の底部に対して貫通配置されるワークとしての
配管３を、前記金属容器２の底部へ隅肉溶接する場合を
例示している。
であり、図１に示すように、水１を貯留される大型の金
属容器２の底部に対して貫通配置されるワークとしての
配管３を、前記金属容器２の底部へ隅肉溶接する場合を
例示している。
【００２０】この場合において、金属容器２の上部に門
型のクレーン７を設け、該クレーン７を用いて垂直な支
持ロッド４の上端部を支持し、支持ロッド４の下端部に
取付けられた多関節ロボット５を金属容器２内部の水１
の中へ吊り降ろして、多関節ロボット５の先端に保持さ
れたレーザトーチ６により水中溶接を行わせるようにし
ている。
型のクレーン７を設け、該クレーン７を用いて垂直な支
持ロッド４の上端部を支持し、支持ロッド４の下端部に
取付けられた多関節ロボット５を金属容器２内部の水１
の中へ吊り降ろして、多関節ロボット５の先端に保持さ
れたレーザトーチ６により水中溶接を行わせるようにし
ている。
【００２１】尚、前記支持ロッド４は必要な場合には、
継ぎ足して使用できるものとする。
継ぎ足して使用できるものとする。
【００２２】本発明にかかる前記レーザトーチ６は、図
２に示すように、筒状をしてその下端部にレシーバレン
ズ８や集光レンズ９などの光学レンズ１０を備えたレー
ザトーチ本体１１を備えており、レーザトーチ本体１１
の内部には、上部支持部１２と下部支持部１３が間隔を
置いて一体に設けられ、該上部支持部１２の上部と下部
支持部１３の下部には、上部カム１４と下部カム１５が
それぞれレーザトーチ本体１１の周方向へ回転自在とな
るように配置され、上部カム１４の上部と下部カム１５
の下部には、押子１６，１７を介して、ファイバーチャ
ック押部材１８と上部ノズルボディ１９とが、それぞれ
昇降可能に嵌合され、上部支持部１２とファイバーチャ
ック押部材１８との間、及び、下部支持部１３と上部ノ
ズルボディ１９との間には引張バネからなる引付用弾性
体２０，２１が介装されている。
２に示すように、筒状をしてその下端部にレシーバレン
ズ８や集光レンズ９などの光学レンズ１０を備えたレー
ザトーチ本体１１を備えており、レーザトーチ本体１１
の内部には、上部支持部１２と下部支持部１３が間隔を
置いて一体に設けられ、該上部支持部１２の上部と下部
支持部１３の下部には、上部カム１４と下部カム１５が
それぞれレーザトーチ本体１１の周方向へ回転自在とな
るように配置され、上部カム１４の上部と下部カム１５
の下部には、押子１６，１７を介して、ファイバーチャ
ック押部材１８と上部ノズルボディ１９とが、それぞれ
昇降可能に嵌合され、上部支持部１２とファイバーチャ
ック押部材１８との間、及び、下部支持部１３と上部ノ
ズルボディ１９との間には引張バネからなる引付用弾性
体２０，２１が介装されている。
【００２３】そして、前記上部支持部１２にはモータな
どの駆動装置２２が取付けられ、該駆動装置２２が、ギ
ヤ２３，２４、駆動軸２５、ギヤ２６，２７を介して、
上部カム１４と下部カム１５の内周面に形成された内歯
のリングギヤ２８，２９に接続され、駆動装置２２によ
り上部カム１４と下部カム１５を同期回転させ得るよう
にして、ファイバ移動装置７０が構成されている。
どの駆動装置２２が取付けられ、該駆動装置２２が、ギ
ヤ２３，２４、駆動軸２５、ギヤ２６，２７を介して、
上部カム１４と下部カム１５の内周面に形成された内歯
のリングギヤ２８，２９に接続され、駆動装置２２によ
り上部カム１４と下部カム１５を同期回転させ得るよう
にして、ファイバ移動装置７０が構成されている。
【００２４】ここで、前記上部カム１４と下部カム１５
のカム面３０，３１には、互いに平行な勾配がそれぞれ
形成されており、上部カム１４と下部カム１５には、中
心部に引付用弾性体２０，２１を通すための貫通孔３
２，３３が形成されている。
のカム面３０，３１には、互いに平行な勾配がそれぞれ
形成されており、上部カム１４と下部カム１５には、中
心部に引付用弾性体２０，２１を通すための貫通孔３
２，３３が形成されている。
【００２５】又、前記押子１６，１７は、図４に示すよ
うに、レーザトーチ本体１１に形成された上下方向へ延
びるアリ溝３４に昇降可能に係合されている。尚、３
５，３６はアリ溝３４の奥部に設けられた押子１６，１
７の位置を検出するためのリニアイメージセンサなどの
位置検出器、３７，３８は位置検出器３５，３６を覆う
ためのセンサ蓋である。
うに、レーザトーチ本体１１に形成された上下方向へ延
びるアリ溝３４に昇降可能に係合されている。尚、３
５，３６はアリ溝３４の奥部に設けられた押子１６，１
７の位置を検出するためのリニアイメージセンサなどの
位置検出器、３７，３８は位置検出器３５，３６を覆う
ためのセンサ蓋である。
【００２６】更に、図２に示すように、前記レーザトー
チ本体１１の下部にはネジ部３９が形成され、図５に示
すように、各レンズ８，９の周縁部から突設された複数
の支持用脚部４４が、スペーサ４０，４１と、ネジ部３
９に螺着されるロックリング４２，４３との間で押さえ
られている。そして、各レンズ８，９の支持用脚部４４
間の位置に、先割れ形状とされた上部ノズルボディ１９
の下端部が通され、上部ノズルボディ１９の下端部に下
部ノズルボディ４５が螺着されて、下部ノズルボディ４
５が上部ノズルボディ１９と一体的に昇降可能となるよ
うにされている。
チ本体１１の下部にはネジ部３９が形成され、図５に示
すように、各レンズ８，９の周縁部から突設された複数
の支持用脚部４４が、スペーサ４０，４１と、ネジ部３
９に螺着されるロックリング４２，４３との間で押さえ
られている。そして、各レンズ８，９の支持用脚部４４
間の位置に、先割れ形状とされた上部ノズルボディ１９
の下端部が通され、上部ノズルボディ１９の下端部に下
部ノズルボディ４５が螺着されて、下部ノズルボディ４
５が上部ノズルボディ１９と一体的に昇降可能となるよ
うにされている。
【００２７】前記レーザトーチ６の上端部には、図１に
示すように、金属容器２の外側に配置されたＹＡＧレー
ザ発振器などのレーザ発振器４６からの光ファイバ４７
が導かれており、前記レーザ発振器４６から発振される
レーザ光４８が光ファイバ４７を介して伝送されるよう
になっている。
示すように、金属容器２の外側に配置されたＹＡＧレー
ザ発振器などのレーザ発振器４６からの光ファイバ４７
が導かれており、前記レーザ発振器４６から発振される
レーザ光４８が光ファイバ４７を介して伝送されるよう
になっている。
【００２８】前記光ファイバ４７は、図２に示すよう
に、ファイバチャック４９に通され、該ファイバチャッ
ク４９が前記ファイバーチャック押部材１８に螺着され
ることによって、ファイバーチャック押部材１８に固定
保持されており、更に、引付用弾性体２０，２１、上部
支持部１２と下部支持部１３を通して上部ノズルボディ
１９に移動自在に挿通配置され、前記光ファイバ４７を
介して伝送されたレーザ光４８が、前記光学レンズ１０
により集光されて、下部ノズルボディ４５先端のノズル
部５０から前記配管３に対する隅肉溶接部などのレーザ
照射部５１へ向けて照射され得るようになっている。
に、ファイバチャック４９に通され、該ファイバチャッ
ク４９が前記ファイバーチャック押部材１８に螺着され
ることによって、ファイバーチャック押部材１８に固定
保持されており、更に、引付用弾性体２０，２１、上部
支持部１２と下部支持部１３を通して上部ノズルボディ
１９に移動自在に挿通配置され、前記光ファイバ４７を
介して伝送されたレーザ光４８が、前記光学レンズ１０
により集光されて、下部ノズルボディ４５先端のノズル
部５０から前記配管３に対する隅肉溶接部などのレーザ
照射部５１へ向けて照射され得るようになっている。
【００２９】又、前記下部ノズルボディ４５には、上下
方向に貫通するワイヤ送給孔５２が穿設されている。そ
して、該ワイヤ送給孔５２の後端には、図１に示すよう
に、ワイヤコンジット５４(金属線を巻いて形成したフ
レキシブルチューブの外側をテフロンで被覆したもの)
が接続されており、ワイヤ送給装置５５から送給される
溶接用ワイヤ５６が、前記ワイヤコンジット５４及びワ
イヤ送給孔５２内に挿通されてワイヤ送給孔５２の先端
から前記レーザ光４８のレーザ照射部５１へ向けて案内
されるようにしてある。
方向に貫通するワイヤ送給孔５２が穿設されている。そ
して、該ワイヤ送給孔５２の後端には、図１に示すよう
に、ワイヤコンジット５４(金属線を巻いて形成したフ
レキシブルチューブの外側をテフロンで被覆したもの)
が接続されており、ワイヤ送給装置５５から送給される
溶接用ワイヤ５６が、前記ワイヤコンジット５４及びワ
イヤ送給孔５２内に挿通されてワイヤ送給孔５２の先端
から前記レーザ光４８のレーザ照射部５１へ向けて案内
されるようにしてある。
【００３０】ここで、ワイヤ送給孔５２の下端部分は、
レーザ照射部５１へ送られる溶接用ワイヤ５６がレーザ
照射部５１へ向かうように、レーザ光４８の軸心に対し
約１０゜〜１５゜の挿入角度を付けておくようにする。
レーザ照射部５１へ送られる溶接用ワイヤ５６がレーザ
照射部５１へ向かうように、レーザ光４８の軸心に対し
約１０゜〜１５゜の挿入角度を付けておくようにする。
【００３１】更に、下部ノズルボディ４５における、ワ
イヤ送給孔５２とは円周方向に位相が異なる位置に、前
記ノズル部５０へ連通するシールドガス流路５７が穿設
されており、該シールドガス流路５７の後端には、図１
に示すように、金属容器２の外側に配置されたガスボン
ベ５８(ガス供給源)から導かれたシールドガス供給管５
９が接続されており、前記ガスボンベ５８から供給され
る、シールドガス６０(アルゴンガス等の不活性ガス)
が、前記シールドガス供給管５９内を流れてシールドガ
ス流路５７から下部ノズルボディ４５内へ流入し、ノズ
ル部５０の先端から配管３に対する隅肉溶接部などのレ
ーザ照射部５１へ向けて噴射されるようになっている。
イヤ送給孔５２とは円周方向に位相が異なる位置に、前
記ノズル部５０へ連通するシールドガス流路５７が穿設
されており、該シールドガス流路５７の後端には、図１
に示すように、金属容器２の外側に配置されたガスボン
ベ５８(ガス供給源)から導かれたシールドガス供給管５
９が接続されており、前記ガスボンベ５８から供給され
る、シールドガス６０(アルゴンガス等の不活性ガス)
が、前記シールドガス供給管５９内を流れてシールドガ
ス流路５７から下部ノズルボディ４５内へ流入し、ノズ
ル部５０の先端から配管３に対する隅肉溶接部などのレ
ーザ照射部５１へ向けて噴射されるようになっている。
【００３２】加えて、下部ノズルボディ４５における前
記ワイヤ送給孔５２の上部には、水圧よりも高い圧力の
ドーム形成用ガス６８を供給するためのドーム形成用ガ
ス供給管６９が接続されている。この場合、ドーム形成
用ガス６８は、ガスボンベ５８とは別系統のガス供給源
を用いるようにしても良いが、本実施例ではガスボンベ
５８を共用させるようにしている。又、ワイヤ送給孔５
２にドーム形成用ガス供給管６９を接続してワイヤ送給
孔５２をドーム形成用ガス噴射ノズル部として使用させ
るようにしているが、下部ノズルボディ４５の内部にワ
イヤ送給孔５２とは別にドーム形成用ガス噴射ノズル部
を設けるようにしても良い。或いは、下部ノズルボディ
４５の外部に独立したドーム形成用ガス噴射ノズル部を
設けるようにしても良い。
記ワイヤ送給孔５２の上部には、水圧よりも高い圧力の
ドーム形成用ガス６８を供給するためのドーム形成用ガ
ス供給管６９が接続されている。この場合、ドーム形成
用ガス６８は、ガスボンベ５８とは別系統のガス供給源
を用いるようにしても良いが、本実施例ではガスボンベ
５８を共用させるようにしている。又、ワイヤ送給孔５
２にドーム形成用ガス供給管６９を接続してワイヤ送給
孔５２をドーム形成用ガス噴射ノズル部として使用させ
るようにしているが、下部ノズルボディ４５の内部にワ
イヤ送給孔５２とは別にドーム形成用ガス噴射ノズル部
を設けるようにしても良い。或いは、下部ノズルボディ
４５の外部に独立したドーム形成用ガス噴射ノズル部を
設けるようにしても良い。
【００３３】尚、図中、６１は前記シールドガス供給管
５９におけるガスボンベ５８の側に備えられた電磁弁、
６２はノズル部５０とレーザ照射部５１との間に形成さ
れるドーム形成用ガス６８のドームである。
５９におけるガスボンベ５８の側に備えられた電磁弁、
６２はノズル部５０とレーザ照射部５１との間に形成さ
れるドーム形成用ガス６８のドームである。
【００３４】更に、図１に示すように、前記ワイヤ送給
装置５５とワイヤコンジット５４の後端とを接続する銅
製のコンジットコネクタ６３には、金属容器２の外側に
配置された直流電源６４の正極側が導電線６５を介して
接続され、且つ、前記直流電源６４の負極側は導電線６
６を介して前記配管３に対して通電可能な部位に接続さ
れて、電源回路７１が構成されている。
装置５５とワイヤコンジット５４の後端とを接続する銅
製のコンジットコネクタ６３には、金属容器２の外側に
配置された直流電源６４の正極側が導電線６５を介して
接続され、且つ、前記直流電源６４の負極側は導電線６
６を介して前記配管３に対して通電可能な部位に接続さ
れて、電源回路７１が構成されている。
【００３５】ここで、ワイヤ送給装置５５から送給され
る溶接用ワイヤ５６は、コンジットコネクタ６３の内周
面に対し部分的に摺接されつつワイヤコンジット５４へ
送り出されるので、溶接用ワイヤ５６は直流電源６４に
対して通電された状態になる。
る溶接用ワイヤ５６は、コンジットコネクタ６３の内周
面に対し部分的に摺接されつつワイヤコンジット５４へ
送り出されるので、溶接用ワイヤ５６は直流電源６４に
対して通電された状態になる。
【００３６】又、配管３に対して通電可能な部位とは、
例えば、図示する如く配管３が金属容器２の底部に接触
しているのであれば、配管３自体が水中に没しているか
どうかに拘らず、前記金属容器２の上端部分で良い。
例えば、図示する如く配管３が金属容器２の底部に接触
しているのであれば、配管３自体が水中に没しているか
どうかに拘らず、前記金属容器２の上端部分で良い。
【００３７】そして、導電線６５と導電線６６との間
に、電流計などのタッチ検出器６７を並列に接続する。
に、電流計などのタッチ検出器６７を並列に接続する。
【００３８】次に、本発明の作動について説明する。
【００３９】先ず、溶接に先立ち、図示しない接触セン
サなどを用いて、配管３に対する隅肉溶接部などのレー
ザ照射部５１の位置や形状を測定し、得られた位置デー
タなどを図示しない溶接制御装置に入力しておく。上記
位置データなどは、例えば、図１における多関節ロボッ
ト５の先端にレーザトーチ６の代りに接触センサを取付
けて、多関節ロボット５を動かしつつ測定させるように
しても良い。
サなどを用いて、配管３に対する隅肉溶接部などのレー
ザ照射部５１の位置や形状を測定し、得られた位置デー
タなどを図示しない溶接制御装置に入力しておく。上記
位置データなどは、例えば、図１における多関節ロボッ
ト５の先端にレーザトーチ６の代りに接触センサを取付
けて、多関節ロボット５を動かしつつ測定させるように
しても良い。
【００４０】こうして位置などが測定されたら、門型の
クレーン７などにより、支持ロッド４ごと接触センサを
金属容器２から水１の外へ引き上げて、多関節ロボット
５の先端から接触センサを取外し、接触センサの代りに
レーザトーチ６を取付けた上で、支持ロッド４ごとレー
ザトーチ６を水１中へ没入して、支持ロッド４の下端部
に取付けられた位置決部材７で配管３の上端部をクラン
プさせることにより、図１の状態に戻すようにする。
クレーン７などにより、支持ロッド４ごと接触センサを
金属容器２から水１の外へ引き上げて、多関節ロボット
５の先端から接触センサを取外し、接触センサの代りに
レーザトーチ６を取付けた上で、支持ロッド４ごとレー
ザトーチ６を水１中へ没入して、支持ロッド４の下端部
に取付けられた位置決部材７で配管３の上端部をクラン
プさせることにより、図１の状態に戻すようにする。
【００４１】この状態で、先ず、直流電源６４及び導電
線６５，６６を介して溶接用ワイヤ５６と配管３に電圧
を印加し、且つ、ワイヤ送給装置５５を駆動して、コン
ジットコネクタ６３及びワイヤコンジット５４を介して
レーザトーチ６のワイヤ送給孔５２へ溶接用ワイヤ５６
を導き、更に、ワイヤ送給孔５２の先端からレーザ照射
部５１へ向けて溶接用ワイヤ５６を突出させる。
線６５，６６を介して溶接用ワイヤ５６と配管３に電圧
を印加し、且つ、ワイヤ送給装置５５を駆動して、コン
ジットコネクタ６３及びワイヤコンジット５４を介して
レーザトーチ６のワイヤ送給孔５２へ溶接用ワイヤ５６
を導き、更に、ワイヤ送給孔５２の先端からレーザ照射
部５１へ向けて溶接用ワイヤ５６を突出させる。
【００４２】すると、溶接用ワイヤ５６の先端がレーザ
照射部５１に当った時に強い電流が流れるので、直流電
源６４に並列に接続された電流計などのタッチ検出器６
７によってこれを検知することができる。このときの溶
接用ワイヤ５６の突出し長さが、レーザトーチ６とレー
ザ照射部５１との間隔である。そこで、先ず、多関節ロ
ボット５や後述するファイバ移動装置７０を動かしてレ
ーザトーチ６とレーザ照射部５１との間隔やレーザ光４
８の焦点距離が適正となるように調節し、溶接開始のた
めの位置決めを行わせる。
照射部５１に当った時に強い電流が流れるので、直流電
源６４に並列に接続された電流計などのタッチ検出器６
７によってこれを検知することができる。このときの溶
接用ワイヤ５６の突出し長さが、レーザトーチ６とレー
ザ照射部５１との間隔である。そこで、先ず、多関節ロ
ボット５や後述するファイバ移動装置７０を動かしてレ
ーザトーチ６とレーザ照射部５１との間隔やレーザ光４
８の焦点距離が適正となるように調節し、溶接開始のた
めの位置決めを行わせる。
【００４３】以上のようにして位置決めができたら、電
磁弁６１を開けてガスボンベ５８からドーム形成用ガス
６８をドーム形成用ガス供給管６９を介して下部ノズル
ボディ４５のワイヤ送給孔５２へ導入させる。すると、
該ワイヤ送給孔５２の先端から水圧よりも高い圧力のド
ーム形成用ガス６８がレーザ照射部５１へ向けて噴射さ
れ、レーザ照射部５１が前記ドーム形成用ガス６８によ
って局所的に強制排水されて、レーザ照射部５１に水１
の全くないドーム形成用ガス６８のドーム６２が形成さ
れる。これにより、チャンバなどを不要とすることがで
きる。
磁弁６１を開けてガスボンベ５８からドーム形成用ガス
６８をドーム形成用ガス供給管６９を介して下部ノズル
ボディ４５のワイヤ送給孔５２へ導入させる。すると、
該ワイヤ送給孔５２の先端から水圧よりも高い圧力のド
ーム形成用ガス６８がレーザ照射部５１へ向けて噴射さ
れ、レーザ照射部５１が前記ドーム形成用ガス６８によ
って局所的に強制排水されて、レーザ照射部５１に水１
の全くないドーム形成用ガス６８のドーム６２が形成さ
れる。これにより、チャンバなどを不要とすることがで
きる。
【００４４】こうしてドーム６２が形成されたら、レー
ザ発振器４６から発振されたレーザ光４８を光ファイバ
４７を介して水中のレーザトーチ６へ導き、レーザ光４
８をレーザトーチ６内の光学レンズ１０で集光させた
後、ノズル部５０からレーザ照射部５１へ向けて照射さ
せ、水中溶接を開始させる。
ザ発振器４６から発振されたレーザ光４８を光ファイバ
４７を介して水中のレーザトーチ６へ導き、レーザ光４
８をレーザトーチ６内の光学レンズ１０で集光させた
後、ノズル部５０からレーザ照射部５１へ向けて照射さ
せ、水中溶接を開始させる。
【００４５】この際、ガスボンベ５８からシールドガス
供給管５９、下部ノズルボディ４５のシールドガス流路
５７、ノズル部５０を介してドーム６２内のレーザ照射
部５１へシールドガス６０を噴射させることにより、レ
ーザ照射部５１の酸化を防止させるようにする。
供給管５９、下部ノズルボディ４５のシールドガス流路
５７、ノズル部５０を介してドーム６２内のレーザ照射
部５１へシールドガス６０を噴射させることにより、レ
ーザ照射部５１の酸化を防止させるようにする。
【００４６】且つ、ワイヤ送給装置５５からの溶接用ワ
イヤ５６を、レーザトーチ６のワイヤ送給孔５２を介し
てドーム６２内のレーザ照射部５１へ送給させることに
より、必要な肉盛量を確保させるようにする。
イヤ５６を、レーザトーチ６のワイヤ送給孔５２を介し
てドーム６２内のレーザ照射部５１へ送給させることに
より、必要な肉盛量を確保させるようにする。
【００４７】こうして水中溶接が開始されたら、図示し
ない溶接制御装置により、予め測定しておいた配管３に
対する隅肉溶接部の位置などのデータに基づき、多関節
ロボット５を操作させて、レーザトーチ６を動かすこと
により、前記隅肉溶接部を全周にわたって水中溶接させ
て行く。
ない溶接制御装置により、予め測定しておいた配管３に
対する隅肉溶接部の位置などのデータに基づき、多関節
ロボット５を操作させて、レーザトーチ６を動かすこと
により、前記隅肉溶接部を全周にわたって水中溶接させ
て行く。
【００４８】この際、多関節ロボット５の動きだけで
は、追随しきれない細かい凹凸が配管３に対する隅肉溶
接部に有る場合には、図示しない溶接制御装置が、駆動
装置２２へ指令を送って駆動装置２２を駆動させ、ギヤ
２３，２４、駆動軸２５、ギヤ２６，２７、リングギヤ
２８，２９を介して上部カム１４と下部カム１５を回転
させる。
は、追随しきれない細かい凹凸が配管３に対する隅肉溶
接部に有る場合には、図示しない溶接制御装置が、駆動
装置２２へ指令を送って駆動装置２２を駆動させ、ギヤ
２３，２４、駆動軸２５、ギヤ２６，２７、リングギヤ
２８，２９を介して上部カム１４と下部カム１５を回転
させる。
【００４９】これにより、上部カム１４と下部カム１５
のカム面３０，３１に案内される押子１６，１７を介し
て、ファイバーチャック押部材１８と上部ノズルボディ
１９が、レーザトーチ本体１１に対し、図２或いは図３
に示すように、昇降動され、レーザトーチ本体１１に位
置を固定された光学レンズ１０に対して光ファイバ４７
側が近接離反動されるので、レーザ光４８の焦点距離が
変化される。
のカム面３０，３１に案内される押子１６，１７を介し
て、ファイバーチャック押部材１８と上部ノズルボディ
１９が、レーザトーチ本体１１に対し、図２或いは図３
に示すように、昇降動され、レーザトーチ本体１１に位
置を固定された光学レンズ１０に対して光ファイバ４７
側が近接離反動されるので、レーザ光４８の焦点距離が
変化される。
【００５０】尚、押子１６，１７の位置は、位置検出器
３５，３６が常時検出して、図示しない溶接制御装置へ
送ることにより、正確な焦点距離の制御が行われるよう
になっている。
３５，３６が常時検出して、図示しない溶接制御装置へ
送ることにより、正確な焦点距離の制御が行われるよう
になっている。
【００５１】このように、レーザ光４８の焦点距離を調
整させることにより、隅肉溶接部の細かい凹凸に拘らず
レーザ光４８の照射幅を常に一定に保たせることができ
るようになるので、より高品質な溶接結果を得ることが
可能となる。
整させることにより、隅肉溶接部の細かい凹凸に拘らず
レーザ光４８の照射幅を常に一定に保たせることができ
るようになるので、より高品質な溶接結果を得ることが
可能となる。
【００５２】更に、上部ノズルボディ１９と一体に、下
部ノズルボディ４５も昇降されるようにしているので、
下部ノズルボディ４５に形成されたワイヤ送給孔５２を
通される溶接用ワイヤ５６も、何らの制御を行うことな
く、焦点距離の移動に伴い常に正確にレーザ照射部５１
を狙って送給させることができるようになる。
部ノズルボディ４５も昇降されるようにしているので、
下部ノズルボディ４５に形成されたワイヤ送給孔５２を
通される溶接用ワイヤ５６も、何らの制御を行うことな
く、焦点距離の移動に伴い常に正確にレーザ照射部５１
を狙って送給させることができるようになる。
【００５３】以上述べたように、本実施例によれば、シ
ールドガス６０とは別に、ドーム形成用ガス６８を水圧
より高い圧力でレーザ照射部５１に直接噴射させること
により、水１を局所的に強制排水させて、レーザ照射部
５１の回りに水１の全くないドーム６２を形成すること
ができるので、チャンバなどを用いることなく、簡単に
品質の高い水中溶接を行わせることが可能となる。
ールドガス６０とは別に、ドーム形成用ガス６８を水圧
より高い圧力でレーザ照射部５１に直接噴射させること
により、水１を局所的に強制排水させて、レーザ照射部
５１の回りに水１の全くないドーム６２を形成すること
ができるので、チャンバなどを用いることなく、簡単に
品質の高い水中溶接を行わせることが可能となる。
【００５４】又、ドーム形成用ガス６８をワイヤ送給孔
５２を利用して送給させることにより、溶接用ワイヤ５
６が常に乾いた状態に保たれるので、濡れた溶接用ワイ
ヤ５６が送給されて、溶接品質が低下されることが防止
される。
５２を利用して送給させることにより、溶接用ワイヤ５
６が常に乾いた状態に保たれるので、濡れた溶接用ワイ
ヤ５６が送給されて、溶接品質が低下されることが防止
される。
【００５５】更に、光学レンズ１０に対して光ファイバ
４７の位置を移動させることによって、レーザ光４８の
焦点距離を変化させているので、レーザ照射部５１の細
かい凹凸に追従させて高品質な水中溶接を行わせること
が可能となる。
４７の位置を移動させることによって、レーザ光４８の
焦点距離を変化させているので、レーザ照射部５１の細
かい凹凸に追従させて高品質な水中溶接を行わせること
が可能となる。
【００５６】更に又、光ファイバ４７と共に、ワイヤ送
給孔５２が形成された下部ノズルボディ４５を昇降させ
るようにしているので、何らの制御を行うことなく、焦
点距離の移動に伴い常に正確にレーザ照射部５１へ溶接
用ワイヤ５６を送給させることが可能となる。
給孔５２が形成された下部ノズルボディ４５を昇降させ
るようにしているので、何らの制御を行うことなく、焦
点距離の移動に伴い常に正確にレーザ照射部５１へ溶接
用ワイヤ５６を送給させることが可能となる。
【００５７】加えて、溶接用ワイヤ５６と配管３とを結
ぶ電源回路７１を設け、該電源回路７１にタッチ検出器
６７を設けたので、水中などの遠隔地で溶接を行う場合
においても、レーザトーチ６とレーザ照射部５１との間
隔を正確に計測することができる。
ぶ電源回路７１を設け、該電源回路７１にタッチ検出器
６７を設けたので、水中などの遠隔地で溶接を行う場合
においても、レーザトーチ６とレーザ照射部５１との間
隔を正確に計測することができる。
【００５８】尚、本発明の水中レーザ溶接装置は、上述
の実施例にのみ限定されるものではなく、実施例におい
ては直流電源を用いて説明してあるが交流電源を用いて
も良いこと、又、本発明の水中レーザ溶接装置の構成は
図示の例以外にも種々の構成を採用し得ること、その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更
を加え得ることは勿論である。
の実施例にのみ限定されるものではなく、実施例におい
ては直流電源を用いて説明してあるが交流電源を用いて
も良いこと、又、本発明の水中レーザ溶接装置の構成は
図示の例以外にも種々の構成を採用し得ること、その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更
を加え得ることは勿論である。
【００５９】
【発明の効果】上記した本発明によれば、簡単な構成で
高品質の水中溶接を行うことができるという優れた効果
を奏し得る。
高品質の水中溶接を行うことができるという優れた効果
を奏し得る。
【図１】本発明の一実施例を示す全体概略側面図であ
る。
る。
【図２】図１の部分拡大断面図である。
【図３】図２の作動図である。
【図４】図２のアリ溝部分の拡大断面図である。
【図５】図２の光学レンズを下側から見た状態を示す図
である。
である。
１ 水 ３ ワーク（配管） １０ 光学レンズ １１ レーザトーチ本体 ４５ ノズルボディ（下部ノズルボディ） ４７ 光ファイバ ４８ レーザ光 ５０ ノズル部 ５１ レーザ照射部 ５２ ワイヤ送給孔（ドーム形成用ガス噴射ノズル部） ５６ 溶接用ワイヤ ６７ タッチ検出器 ６８ ドーム形成用ガス ７０ ファイバ移動装置 ７１ 電源回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金澤 祐孝 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 土屋 和之 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 平田 末美 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 西見 昭浩 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 前田 圭之介 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内
Claims (5)
- 【請求項１】 水中に没入されるレーザトーチ本体の先
端部に、レーザ光を集光させるための光学レンズと、集
光されたレーザ光をワークのレーザ照射部へ照射させる
ためのノズル部とを設け、レーザトーチ本体の後端部に
光学レンズへ向けてレーザ光を出射する光ファイバを配
設すると共に、レーザトーチ本体に、前記光ファイバを
光学レンズに対して近接離反動させるファイバ移動装置
を設けたことを特徴とする水中レーザ溶接装置。 - 【請求項２】 レーザトーチ本体の先端部に、ワークの
レーザ照射部へレーザ光を照射させるためのノズル部を
備えたノズルボディを、ファイバ移動装置によって光フ
ァイバと共に移動されるよう取付け、ノズルボディの内
部にレーザ照射部へ向けて溶接用ワイヤを送給するワイ
ヤ送給孔を形成した請求項１記載の水中レーザ溶接装
置。 - 【請求項３】 ワークへ向けて、レーザ照射部の周囲の
水を局部的に強制排水させるためのドーム形成用ガスを
噴射するドーム形成用ガス噴射ノズル部を備えた請求項
１又は２記載の水中レーザ溶接装置。 - 【請求項４】 ワイヤ送給孔がドーム形成用ガス噴射ノ
ズル部を兼ねる請求項３記載の水中レーザ溶接装置。 - 【請求項５】 溶接用ワイヤとワークとの間を接続する
電源回路を設け、該電源回路にタッチ検出器を設けた請
求項２又は４記載の水中レーザ溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16119295A JP3621754B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 水中レーザ溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16119295A JP3621754B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 水中レーザ溶接装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0910980A true JPH0910980A (ja) | 1997-01-14 |
| JP3621754B2 JP3621754B2 (ja) | 2005-02-16 |
Family
ID=15730341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16119295A Expired - Lifetime JP3621754B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 水中レーザ溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3621754B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103084738A (zh) * | 2011-11-01 | 2013-05-08 | 机械科学研究院哈尔滨焊接研究所 | 适用于水深50米以内的水下激光切割枪 |
| WO2013167673A1 (de) * | 2012-05-08 | 2013-11-14 | Scansonic Mi Gmbh | Düse und vorrichtung zur materialbearbeitung mittels energiestrahlen und zusatzwerkstoff |
| RU2702884C1 (ru) * | 2018-12-28 | 2019-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "ГАЛФ" (ООО "ГАЛФ") | Устройство для лазерной очистки корпуса судна |
-
1995
- 1995-06-27 JP JP16119295A patent/JP3621754B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103084738A (zh) * | 2011-11-01 | 2013-05-08 | 机械科学研究院哈尔滨焊接研究所 | 适用于水深50米以内的水下激光切割枪 |
| WO2013167673A1 (de) * | 2012-05-08 | 2013-11-14 | Scansonic Mi Gmbh | Düse und vorrichtung zur materialbearbeitung mittels energiestrahlen und zusatzwerkstoff |
| RU2702884C1 (ru) * | 2018-12-28 | 2019-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "ГАЛФ" (ООО "ГАЛФ") | Устройство для лазерной очистки корпуса судна |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3621754B2 (ja) | 2005-02-16 |
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