JPH09216083A - Laser beam machining head and laser beam machining method - Google Patents

Laser beam machining head and laser beam machining method

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JPH09216083A
JPH09216083A JP8213372A JP21337296A JPH09216083A JP H09216083 A JPH09216083 A JP H09216083A JP 8213372 A JP8213372 A JP 8213372A JP 21337296 A JP21337296 A JP 21337296A JP H09216083 A JPH09216083 A JP H09216083A
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laser
optical system
welding wire
metal powder
condenser lens
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孝 石出
Yoshio Hashimoto
義男 橋本
Shoichi Hamada
彰一 濱田
Takashi Akaha
崇 赤羽
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily feed a welding wire in a laser beam welding even in case of providing a three-dimensional shape and executing the laser beam welding for a part of complicated shape. SOLUTION: A laser beam L is introduced to a ring-shaped converging lens optical system 140 in which a hole is formed in a center part, and a welding wire 111 is fed to the hole in the center part of the converging lens optical system 140 to converge the laser beam L by the converging lens optical system 140 and melt the welding wire 111.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーザー加工ヘッド
及びレーザー加工方法に関する。詳しくは、レーザー光
を溶接ワイヤに照射して溶融させるレーザー加工ヘッド
及びそのレーザー加工方法に関し、更に、レーザークラ
ッディング若しくは金属による三次元形状の造形にも適
用されるものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laser processing head and a laser processing method. More specifically, the present invention relates to a laser processing head for irradiating a welding wire with a laser beam and melting the welding wire and a laser processing method therefor, and is also applied to laser cladding or three-dimensional modeling with metal.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザー光は、極めて指向性がよく大エ
ネルギーを有しているので、小さな点に集光することに
より、精密な溶接・切断・穿孔・表面改質処理等の加工
に利用されている。この場合、ワークの材質や加工手法
の違いに応じてパルス波レーザー光(PW)や連続波レ
ーザー光(CW)が使用される。一般的に、パルス波レ
ーザー光は、その持続時間が短いので周辺への影響をお
よぼさずに微小な孔をあけたりスポット溶接する加工に
適しており、連続波レーザー光は、つぎ目のない溶接な
どの加工に適している。
2. Description of the Related Art Since laser light has a very high directivity and a large energy, it can be used for precision welding, cutting, drilling, surface modification, etc. by focusing on a small point. ing. In this case, pulse wave laser light (PW) or continuous wave laser light (CW) is used according to the difference in the material of the work and the processing method. In general, pulse wave laser light has a short duration, so it is suitable for drilling small holes and spot welding without affecting the surroundings. Suitable for processing such as welding.

【0003】固体レーザー発振器の一種であるYAGレ
ーザー発振器は、レーザー単結晶としてNdをドープし
たYAG(イットリウム,アルミニウム,ガーネット)
結晶を用いており、波長が1.064μmのレーザー光
を、パルス波レーザー光または連続波レーザー光として
出力する。YAGレーザー光は波長が1.064μmの
赤外レーザー光であるため、光ファイバによる伝送が可
能である。この結果、YAGレーザー発振器を用いた溶
接装置では、レーザー光を光ファイバにより引き回すこ
とができ、設計や配置の自由度が大きい。
A YAG laser oscillator, which is a type of solid-state laser oscillator, is a YAG (yttrium, aluminum, garnet) doped with Nd as a laser single crystal.
A crystal is used, and a laser beam having a wavelength of 1.064 μm is output as a pulse wave laser beam or a continuous wave laser beam. Since the YAG laser light is an infrared laser light having a wavelength of 1.064 μm, it can be transmitted by an optical fiber. As a result, in the welding device using the YAG laser oscillator, the laser light can be routed by the optical fiber, and the degree of freedom in design and arrangement is great.

【0004】このようなレーザー溶接装置によりレーザ
ー溶接したときには、狭い溶接範囲に対して溶け込み深
さの深い溶接を行うことができる。これはレーザー光に
は非常に強い集光性があり、エネルギー密度の極めて高
い強力な集中熱源として、レーザー光が機能するからで
ある。
When laser welding is performed by such a laser welding apparatus, it is possible to perform welding with a deep penetration depth in a narrow welding range. This is because the laser light has a very strong condensing property, and the laser light functions as a powerful concentrated heat source having an extremely high energy density.

【0005】また、レーザー溶接において、開先間隔が
比較的広い場合には、ビーム照射点に溶接ワイヤを送給
して溶接ワイヤを溶融させて溶融池を形成しているが、
そのワイヤ送給方向は、進行方向前方より溶接ワイヤを
挿入することにより行っていた。
In the laser welding, when the groove interval is relatively wide, the welding wire is fed to the beam irradiation point to melt the welding wire to form a molten pool.
The wire feeding direction was performed by inserting a welding wire from the front in the traveling direction.

【0006】一方、従来のレーザークラッティングで
は、金属粉末をレーザービーム光軸に対し、上方の一方
向の一定角度から送給するか、あるいは、溶射等により
あらかじめ製膜し、これをレーザービームで再溶融する
方法、さらには高分子溶剤で金属粉末を固定した後レー
ザービームで溶融する方法が採られてきた。
On the other hand, in conventional laser cutting, metal powder is fed from a fixed angle in one direction above the optical axis of the laser beam, or it is formed into a film beforehand by thermal spraying or the like, and this is formed by the laser beam. A method of remelting, and a method of fixing a metal powder with a polymer solvent and then melting with a laser beam have been adopted.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレーザ
ー溶接装置では、複雑な形状の溶接を行う場合に、進行
方向が頻繁に変更するため、溶接ワイヤの送給方向もこ
れに応じて連続して変更しなければならず、溶接ワイヤ
の取回しが煩雑となる不都合があった。更に、レーザー
光を同一箇所に複数回パスさせて溶接ビードを重ねるこ
とにより、表面を盛り上げて、三次元的形状を造形する
加工方法も開発されているが、この加工方法において
も、レーザー光の進行方向を連続的に変更しなければな
らず、このため上記と同様な不都合があった。
In the above-mentioned conventional laser welding apparatus, when performing welding of a complicated shape, the traveling direction is frequently changed. Therefore, the welding wire feeding direction is also continuous accordingly. Therefore, there is a problem that the handling of the welding wire is complicated. Furthermore, a processing method has been developed in which the laser beam is passed to the same location multiple times and the welding beads are piled up to build up the surface and form a three-dimensional shape. The traveling direction has to be continuously changed, which causes the same inconvenience as described above.

【0008】一方、従来の金属粉末を送給しつつ、クラ
ッディングを行う装置では、一定方向から金属粉末を送
給するので、複雑な形状に対してはクラッディング方向
が変化するため、一定量の金属粉末を安定して溶融プー
ルに送給することは困難となり、安定したクラッド形状
を得ることは難しい。
On the other hand, in the conventional apparatus for performing the cladding while feeding the metal powder, since the metal powder is fed from a constant direction, the cladding direction changes with respect to a complicated shape. It becomes difficult to stably supply the metal powder of No. 3 to the molten pool, and it is difficult to obtain a stable clad shape.

【0009】また、従来の金属粉末を高分子溶剤で固着
する寸法では、溶剤を噴霧する装置が必要となる。さら
に、この場合には溶剤と混合したペースト状の金属粉末
をクラッディング対象部に塗る装置が必要となる。
Further, in the conventional size for fixing metal powder with a polymer solvent, a device for spraying the solvent is required. Further, in this case, a device for applying a paste-like metal powder mixed with a solvent to the cladding target portion is required.

【0010】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされた
ものであり、複雑な箇所のレーザー溶接においても、ま
た、三次元形状を造形するレーザー加工においても溶接
ワイヤを容易に送給できると共にレーザークラッディン
グにおいて常に安定したクラッド形状を形成できるレー
ザー加工ヘッド及びレーザー加工方法を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned prior art, and the welding wire can be easily fed and the laser can be easily fed in the laser welding of a complicated portion and in the laser processing for forming a three-dimensional shape. An object of the present invention is to provide a laser processing head and a laser processing method capable of always forming a stable clad shape in cladding.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。
The structure of the present invention that achieves the above object has the following features.

【0012】1) 中央部に孔が形成されたリング状の
集光レンズ光学系にレーザー光を導き前記集光レンズ光
学系によって前記レーザ光を集光させると共に、前記集
光レンズ光学系の中央部の孔に溶接ワイヤを送給するこ
とによりこの溶接ワイヤを溶融すること。
1) The laser light is guided to a ring-shaped condenser lens optical system having a hole formed in the center thereof, and the laser light is condensed by the condenser lens optical system, and at the same time, the center of the condenser lens optical system. Melting this welding wire by feeding it into the hole in the section.

【0013】2) 中央部に孔が形成されたリング状の
集光レンズ光学系にレーザー光を導き前記集光レンズ光
学系によって前記レーザ光を集光させると共に前記集光
レンズ光学系の中央部の孔を通じて金属粉末を送給する
ことにより、この金属粉末を溶融すること。
2) The laser light is guided to a ring-shaped condenser lens optical system having a hole formed in the center thereof, and the laser light is condensed by the condenser lens optical system, and the center portion of the condenser lens optical system. Melting the metal powder by feeding the metal powder through the holes in the.

【0014】3) 1)又は2)において、集光レンズ
光学系のレーザー光集光側に集光レンズの保護手段を備
えたこと。
3) In 1) or 2), the condensing lens protection means is provided on the condensing lens optical system on the side where the laser light is condensed.

【0015】4) 1)又は2)に記載の前記レーザー
加工ヘッドを用いることにより、前記溶接ワイヤ又は金
属粉末を溶融し、三次元形状を造形すること。
4) Melting the welding wire or the metal powder to form a three-dimensional shape by using the laser processing head described in 1) or 2).

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の一の実施の形態では、中
空な集光レンズ光学系の中央に溶接ワイヤを配置し、こ
の溶接ワイヤとレーザー光の光軸とを同軸化したため、
中空な集光レンズ光学系でレーザー光を集光し、溶接ワ
イヤに照射しつつレーザー溶接を行うことができる。ま
た溶接ワイヤを溶融して、三次元形状を造形することも
可能である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In one embodiment of the present invention, a welding wire is arranged in the center of a hollow condenser lens optical system, and the welding wire and the optical axis of laser light are coaxial with each other.
Laser welding can be performed while irradiating the welding wire with condensing laser light with a hollow condensing lens optical system. It is also possible to melt the welding wire and form a three-dimensional shape.

【0017】本発明の他の実施の形態に係るレーザー加
工ヘッドは、中央部に孔が形成されたリング状の集光レ
ンズ光学系によってレーザー光を集光させてクラッディ
ング部に導くとともに、上記集光レンズ系の中央部の孔
を通じて送給した金属粉末を溶融するように構成したも
のである。これによりクラッディング方向が変化しても
常に金属粉末はビーム光軸に一定量が供給される。
In a laser processing head according to another embodiment of the present invention, a laser beam is condensed by a ring-shaped condenser lens optical system having a hole formed in a central portion thereof to be guided to a cladding portion, and It is configured to melt the metal powder fed through the hole at the center of the condenser lens system. As a result, a constant amount of metal powder is always supplied to the beam optical axis even if the cladding direction changes.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。本発明の一実施例に係るレーザー加工ヘ
ッド100を図1に示す。本実施例は、円筒状のレンズ
ホルダー110の内側に溶接ワイヤ111を配置し、そ
の外側に集光レンズ光学系140を配列したものであ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. A laser processing head 100 according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, the welding wire 111 is arranged inside the cylindrical lens holder 110, and the condenser lens optical system 140 is arranged outside the welding wire 111.

【0019】即ち、レンズホルダー110の上部には、
溶接ワイヤ111を卷回して収納した溶接ワイヤ供給装
置150が取り付けられ、この溶接ワイヤ供給装置15
0から繰り出された溶接ワイヤ111がレンズホルダー
110を下降してレンズホルダー110の先端部(下端
部)から母材50へ向けて送給される。レンズホルダー
110の外周面には、金コートによる反射膜が施される
と共に集光レンズ光学系140として、複数枚のレンズ
141〜145と、1枚の保護ガラス146とが装着さ
れている。
That is, at the top of the lens holder 110,
A welding wire supply device 150, in which the welding wire 111 is wound and stored, is attached.
The welding wire 111 fed from 0 descends the lens holder 110 and is fed from the tip (lower end) of the lens holder 110 toward the base material 50. On the outer peripheral surface of the lens holder 110, a reflecting film made of gold is applied, and a plurality of lenses 141 to 145 and a protective glass 146 are mounted as a condenser lens optical system 140.

【0020】レンズ141〜145は、中央部に孔が形
成されており、レンズホルダー110の外周面に嵌装さ
れ、且つレンズホルダー110の軸方向に並んで配列さ
れている。また保護ガラス146はレンズ141〜14
5よりも先端側の位置でレンズホルダー110に嵌装さ
れている。
The lenses 141 to 145 each have a hole formed in the center thereof, are fitted on the outer peripheral surface of the lens holder 110, and are arranged side by side in the axial direction of the lens holder 110. Further, the protective glass 146 is used for the lenses 141 to 14
It is fitted in the lens holder 110 at a position closer to the front end than 5.

【0021】このような集光レンズ光学系140の直上
におけるレンズホルダー110には、全反射鏡132が
斜めに傾けて取り付けられている。この全反射鏡鏡13
2は、YAGレーザー装置120で発生し、光ファイバ
131により導かれたレーザー光Lを屈折させ、集光レ
ンズ光学系140へ案内するものである。
A total reflection mirror 132 is obliquely attached to the lens holder 110 directly above the condenser lens optical system 140. This total reflection mirror 13
2 is for refracting the laser light L generated by the YAG laser device 120 and guided by the optical fiber 131, and guiding it to the condenser lens optical system 140.

【0022】従って、集光レンズ光学系140のレンズ
141〜145は、全反射鏡132で反射されて入射し
てきたレーザー光Lを、溶接ワイヤ111の先端に集光
して、これを溶融させ、母材50の表面部分をレーザー
溶接する。
Therefore, the lenses 141 to 145 of the condensing lens optical system 140 condense the laser light L reflected by the total reflection mirror 132 and incident on the tip of the welding wire 111 to melt it. The surface portion of the base material 50 is laser-welded.

【0023】かかる構成となっているレーザー加工ヘッ
ド100では、レンズホルダー110の内周を通じて溶
接ワイヤ111が送給されると共にレンズホルダー11
0の外周面に配列した集光レンズ光学系140によりレ
ーザー光Lが集光され、溶接ワイヤ111が溶融するこ
とにより、母材50のレーザー溶接が可能となる。
In the laser processing head 100 having such a structure, the welding wire 111 is fed through the inner circumference of the lens holder 110 and the lens holder 11
The laser light L is condensed by the condenser lens optical system 140 arranged on the outer peripheral surface of 0, and the welding wire 111 is melted, so that the base material 50 can be laser-welded.

【0024】しかも、レーザー光Lの光軸と溶接ワイヤ
111とが同軸に配置されるため、レーザー光Lの集光
点に対して正確に溶接ワイヤ111が送給されることに
なり、溶接ワイヤ111が確実に溶融して対称な溶融池
を形成し、精度の高いレーザー溶接が可能となる。特
に、従来では、溶接ワイヤ111をレーザー光Lの進行
方向前方から送給していたため、複雑な形状のレーザー
溶接の場合に、溶接ワイヤ111の取回しが煩雑であっ
たが、本実施例では、溶接ワイヤ供給装置150と集光
レンズ光学系140とが一体構造となっているため、溶
接ワイヤ111の取回しが極めて容易となる。
Moreover, since the optical axis of the laser light L and the welding wire 111 are coaxially arranged, the welding wire 111 is accurately fed to the converging point of the laser light L. 111 melts reliably to form a symmetrical molten pool, which enables highly accurate laser welding. In particular, in the past, since the welding wire 111 was fed from the front in the traveling direction of the laser light L, the handling of the welding wire 111 was complicated in the case of laser welding with a complicated shape, but this embodiment Then, since the welding wire supply device 150 and the condenser lens optical system 140 have an integrated structure, the handling of the welding wire 111 becomes extremely easy.

【0025】更に、レーザー光を同一箇所に複数回パス
させることにより、溶接ビードにより表面に盛り上げる
三次元的形状を造形する場合にも、同様な効果を奏し、
溶接ワイヤ111の取回しが極めて容易である。
Further, the same effect can be obtained when a three-dimensional shape is formed on the surface by welding bead by passing the laser beam to the same place plural times.
It is extremely easy to handle the welding wire 111.

【0026】なお、レンズホルダー110の外周面に金
コート反射膜を施こしているため、レーザー光Lがレン
ズホルダー110に吸収されることなく、レンズホルダ
ー110にはレーザー光Lによる発熱は生じない。
Since the outer peripheral surface of the lens holder 110 is coated with a gold coat, the laser light L is not absorbed by the lens holder 110, and the lens holder 110 does not generate heat by the laser light L. .

【0027】また、保護ガラス146が、レンズ141
〜145よりも先端側に位置しているので、溶接による
汚れは保護ガラス146に付着することはあってもレン
ズ141〜145に付着することはなく、レンズ141
〜145を汚れから防止することができる。なお保護ガ
ラス146の汚れが進んだときには、保護ガラス146
のクリーニングや、保護ガラス146の取り換えを行
う。
Further, the protective glass 146 is replaced by the lens 141.
Since it is located on the tip side of the lenses 141 to 145, the dirt due to welding may adhere to the protective glass 146 but not to the lenses 141 to 145.
~ 145 can be prevented from becoming dirty. When the protective glass 146 becomes dirty, the protective glass 146
And the protection glass 146 is replaced.

【0028】更に、図1の例では、レーザー装置として
YAGレーザー装置を採用したが、他のタイプのレーザ
ー装置を用いてもよい。他のタイプのレーザー装置を用
いた場合には、光ファイバ131の代わりに反射鏡等を
用いてレーザー光Lがガイドするように構成する。
Furthermore, in the example of FIG. 1, the YAG laser device is adopted as the laser device, but other types of laser devices may be used. When another type of laser device is used, a reflecting mirror or the like is used instead of the optical fiber 131 so that the laser light L is guided.

【0029】本発明の他の実施例を図2によって説明す
る。同図に示すように、本レーザー加工ヘッド201
は、円筒状のレンズホルダー202の内側に金属粉末2
03を送給し、その外側に集光レンズ光学系204を配
列したものである。レンズホルダー202の上部には金
属粉末203を収納した金属粉末供給装置205が接続
され、この金属粉末供給装置205から繰り出された金
属粉末203がレンズホルダー202内を下降して、レ
ンズホルダー202の先端部から母材206へ向けて送
給される。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in the figure, this laser processing head 201
Is the metal powder 2 inside the cylindrical lens holder 202.
03, and the condenser lens optical system 204 is arranged on the outside thereof. A metal powder supply device 205 containing a metal powder 203 is connected to the upper part of the lens holder 202, and the metal powder 203 fed from the metal powder supply device 205 descends in the lens holder 202 to provide a tip of the lens holder 202. It is fed from the section toward the base material 206.

【0030】レンズホルダー202の外周面には、金コ
ートによる反射膜が施されると共に集光レンズ光学系2
04として複数枚のレンズ207〜211と、1枚の保
護ガラス212とが装着されている。レンズ207〜2
11は、その中央部に孔が形成されており、レンズホル
ダー202の外周面に嵌装され、かつ、レンズホルダー
202の軸方向に並んで配列する。また、保護ガラス2
12は、レンズホルダー202に嵌装されている。
On the outer peripheral surface of the lens holder 202, a reflecting film of gold coating is applied and the condenser lens optical system 2
As a reference numeral 04, a plurality of lenses 207 to 211 and one protective glass 212 are attached. Lens 207-2
11 has a hole formed in the center thereof, is fitted on the outer peripheral surface of the lens holder 202, and is arranged side by side in the axial direction of the lens holder 202. Also, the protective glass 2
12 is fitted in the lens holder 202.

【0031】このような集光レンズ光学系204の直上
におけるレンズホルダー202には全反射鏡213が斜
めに傾けて取り付けられている。この全反射鏡213は
YAGレーザー装置214で発生し、光ファイバ215
により導かれたレーザー光Lを屈折させ、集光レンズ光
学系204へ案内するものである。
A total reflection mirror 213 is obliquely attached to the lens holder 202 directly above the condenser lens optical system 204. The total reflection mirror 213 is generated by the YAG laser device 214, and the optical fiber 215 is used.
The laser light L guided by is refracted and guided to the condenser lens optical system 204.

【0032】したがって、集光レンズ光学系204のレ
ンズ207〜211は全反射鏡213で反射されて入射
してきたレーザー光216を、母材206上の金属粉末
203の送給部に集光して、金属粉末203を溶融さ
せ、母材206の表面部分にレーザー溶射する。
Therefore, the lenses 207 to 211 of the condensing lens optical system 204 condense the laser light 216 reflected by the total reflection mirror 213 and incident on the feeding portion of the metal powder 203 on the base material 206. The metal powder 203 is melted and laser-sprayed on the surface of the base material 206.

【0033】このレーザー加工ヘッド201では、レン
ズホルダー202の内周を通じて金属粉末203が金属
粉末供給ガス216によって送給されシールドされると
共に、レンズホルダー202の外周面に配列した集光レ
ンズ光学系204によって母材206のレーザー溶射が
可能となる。しかも、レーザー光Lの集光点に対して正
確に金属粉末203が送給されることになり、金属粉末
203が確実に溶融して対称な溶融池を形成し、精度の
高いレーザー溶射が可能となる。特に、従来では、金属
粉末203をレーザー光Lの外周側から送給していたた
め複雑な形状のレーザー溶射の場合にレーザー加工ヘッ
ド201の取回しが煩雑であったが、本実施例では、金
属粉末供給装置205と集光レンズ光学系204とが一
体構造となっているため、金属粉末203の取回しが極
めて容易となる。
In the laser processing head 201, the metal powder 203 is fed and shielded by the metal powder supply gas 216 through the inner periphery of the lens holder 202, and the condenser lens optical system 204 arranged on the outer peripheral surface of the lens holder 202. This enables laser spraying of the base material 206. Moreover, since the metal powder 203 is accurately fed to the converging point of the laser light L, the metal powder 203 is surely melted to form a symmetrical molten pool, which enables highly accurate laser spraying. Becomes In particular, conventionally, since the metal powder 203 was fed from the outer peripheral side of the laser light L, the handling of the laser processing head 201 was complicated in the case of laser spraying with a complicated shape, but in the present embodiment, Since the metal powder supply device 205 and the condenser lens optical system 204 have an integrated structure, the handling of the metal powder 203 becomes extremely easy.

【0034】さらに、レーザー光Lを同一箇所に複数回
パスさせることにより、溶射ビードによって表面を盛り
上げる三次元的形状を造形する場合にも、同様な効果を
奏し、金属粉末203の取回しが極めて容易である。
Further, when the laser beam L is passed to the same place a plurality of times, a similar effect can be obtained even when a three-dimensional shape in which the surface is raised by the thermal spray beads is formed, and the metal powder 203 can be easily handled. It's extremely easy.

【0035】なお、レンズホルダー202の外周面に金
コートの反射膜を施こしているためレーザー光Lがレン
ズホルダー202に吸収されることがなく、レンズホル
ダー202にはレーザー光Lによる発熱は生じない。
Since the outer peripheral surface of the lens holder 202 is coated with a gold-coated reflective film, the laser light L is not absorbed by the lens holder 202, and the lens holder 202 generates heat due to the laser light L. Absent.

【0036】また、保護ガラス212が、レンズ207
〜211よりも先端側に位置しているので、溶射による
汚れは保護ガラス212に付着することはあっても、レ
ンズ207〜211に付着することはなくレンズ207
〜211を汚れから防止することができる。
Further, the protective glass 212 is attached to the lens 207.
Since it is located on the tip side of the lenses 207 to 211, the dirt caused by thermal spraying may adhere to the protective glass 212, but does not adhere to the lenses 207 to 211 and does not adhere to the lenses 207.
~ 211 can be prevented from becoming dirty.

【0037】なお、保護ガラス212の汚れが進んだと
きには、保護ガラス212のクリーニングや取換えを行
う。
When the protective glass 212 becomes dirty, the protective glass 212 is cleaned or replaced.

【0038】本実施例では、レーザー装置としてYAG
レーザー装置214を採用したが、他のタイプのレーザ
ー装置を用いてもよい。他のタイプのレーザー装置を用
いた場合には、光ファイバ215の代りに反射鏡等を用
いてレーザー光Lをガイドするように構成する。
In this embodiment, as a laser device, YAG is used.
Although the laser device 214 is employed, other types of laser devices may be used. When another type of laser device is used, a reflecting mirror or the like is used instead of the optical fiber 215 to guide the laser light L.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
によれば、レーザー光の光軸と溶接ワイヤを同軸に配置
することにより、レーザー光の集光点に対して正確に溶
接ワイヤを供給して対称な溶融池を形成し精度の高いレ
ーザー溶接が可能となった。更に、複雑な形状の溶接を
行う場合や、三次元形状を造形する場合にも、溶接ワイ
ヤの取回しが極めて容易となった。
As described above in detail, according to the present invention, by arranging the optical axis of the laser beam and the welding wire coaxially, the welding wire can be accurately applied to the converging point of the laser beam. It was possible to form a symmetrical molten pool by supplying the laser and to perform highly accurate laser welding. Furthermore, when welding complicated shapes or when forming a three-dimensional shape, the handling of the welding wire becomes extremely easy.

【0040】また本加工ヘッドを用いることにより、ビ
ーム照射部に安定して金属粉末を送給することが可能で
ある。さらに、クラッディング方向が変化しても、常に
金属粉末はビーム光軸に一定量が送給されるため、常に
安定したクラッド形状を形成できるばかりでなく、金属
粉末送給部とレーザー光学系を一体化したことにより、
加工ヘッドのコンパクト化が図れる。
Further, by using this processing head, it is possible to stably feed the metal powder to the beam irradiation section. Furthermore, even if the cladding direction changes, a constant amount of metal powder is always fed to the beam optical axis, so not only can a stable clad shape be formed, but the metal powder feeding unit and laser optical system can also be used. By being integrated,
The processing head can be made compact.

【0041】かくして3次元複雑形状の成形に必要不可
欠なクラッド方向の自由な選択、加工ヘッドコンパクト
化による狭隘部へのアプローチが可能となる。
Thus, it becomes possible to freely select the cladding direction, which is indispensable for forming a three-dimensional complex shape, and to approach the narrow portion by making the processing head compact.

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

【図1】本発明の一実施例に係るレーザー加工ヘッドを
示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a laser processing head according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例に係るレーザー加工ヘッド
を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a laser processing head according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

50 母材 100 レーザー加工ヘッド 110 レンズホルダー 111 溶接ワイヤ 120 YAGレーザー装置 131 光ファイバ 132 全反射鏡 140 集光レンズ光学系 141〜145 レンズ 146 保護ガラス 150 溶接ワイヤ供給装置 201 レーザー加工ヘッド 202 レンズホルダー 203 金属粉末 204 集光レンズ光学系 205 金属粉末供給装置 206 母材 207〜211 レンズ 212 保護ガラス 213 全反射鏡 214 YAGレーザー装置 215 光ファイバ 216 金属粉末供給ガス 50 base material 100 laser processing head 110 lens holder 111 welding wire 120 YAG laser device 131 optical fiber 132 total reflection mirror 140 condensing lens optical system 141 to 145 lens 146 protective glass 150 welding wire supply device 201 laser processing head 202 lens holder 203 Metal powder 204 Condenser lens optical system 205 Metal powder supply device 206 Base material 207 to 211 Lens 212 Protective glass 213 Total reflection mirror 214 YAG laser device 215 Optical fiber 216 Metal powder supply gas

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤羽 崇 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takashi Akabane 1-1-1, Wadazaki-cho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo Mitsubishi Heavy Industries Ltd. Kobe Shipyard

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 中央部に孔が形成されたリング状の集光
レンズ光学系にレーザー光を導き前記集光レンズ光学系
によって前記レーザ光を集光させると共に、前記集光レ
ンズ光学系の中央部の孔に溶接ワイヤを送給することに
よりこの溶接ワイヤを溶融することを特徴とするレーザ
ー加工ヘッド。
1. A laser light is guided to a ring-shaped condenser lens optical system having a hole formed in the center thereof, and the laser light is condensed by the condenser lens optical system, and at the same time, the center of the condenser lens optical system. A laser processing head characterized in that the welding wire is melted by feeding the welding wire into the hole of the portion.
【請求項2】 中央部に孔が形成されたリング状の集光
レンズ光学系にレーザー光を導き前記集光レンズ光学系
によって前記レーザ光を集光させると共に前記集光レン
ズ光学系の中央部の孔を通じて金属粉末を送給すること
により、この金属粉末を溶融することを特徴とするレー
ザー加工ヘッド。
2. A laser light is guided to a ring-shaped condenser lens optical system having a hole formed in the central portion thereof, the laser light is condensed by the condenser lens optical system, and the central portion of the condenser lens optical system. A laser processing head characterized in that the metal powder is melted by feeding the metal powder through the holes of the.
【請求項3】 集光レンズ光学系のレーザー光集光側に
集光レンズの保護手段を備えたことを特徴とする[請求
項1]又は[請求項2]の何れか一方に記載するレーザ
ー加工ヘッド。
3. The laser according to claim 1, further comprising means for protecting the condenser lens on the side of the condenser lens optical system for condensing the laser light. Processing head.
【請求項4】 [請求項1]若しくは[請求項2]の何
れか一方に記載の前記レーザー加工ヘッドを用いること
により、前記溶接ワイヤ又は金属粉末を溶融し、三次元
形状を造形することを特徴とするレーザー加工方法。
4. By using the laser processing head according to any one of [Claim 1] or [Claim 2], the welding wire or the metal powder is melted to form a three-dimensional shape. Characterized laser processing method.
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