JPH09239575A - レーザ溶接加工方法およびその方法に用いるレーザ溶接加工ヘッド - Google Patents

レーザ溶接加工方法およびその方法に用いるレーザ溶接加工ヘッド

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JPH09239575A
JPH09239575A JP8053401A JP5340196A JPH09239575A JP H09239575 A JPH09239575 A JP H09239575A JP 8053401 A JP8053401 A JP 8053401A JP 5340196 A JP5340196 A JP 5340196A JP H09239575 A JPH09239575 A JP H09239575A
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JP
Japan
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laser welding
filler wire
laser
processing
work
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JP8053401A
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English (en)
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Junichi Saito
準一 斎藤
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Amada Co Ltd
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Amada Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 方向性、自由度に規制されることなく、良好
なレーザ溶接加工を行い得るようにしたレーザ溶接加工
方法およびその方法に用いるレーザ溶接加工ヘッドを提
供することにある。 【解決手段】 レーザ溶接加工ヘッド5からフイラーワ
イヤFWを加工すべきワークWの加工点WK へ接触すべ
く供給すると共にレーザ溶接加工ヘッド5からレーザビ
ームLBをワークWの加工点WK へ向けて照射せしめて
ワークWにレーザ溶接加工を行うことを特徴とするレー
ザ溶接加工方法であり、また、加工ヘッド本体7内にワ
ークWの加工点WK へ接触すべくフイラーワイヤFWを
供給するフイラーワイヤ供給ノズル31を設け、前記加
工ヘッド本体7を取付け部材11に対して回動可能に設
け、また、フイラーワイヤ接触検出器27、距離検出器
17を設けてなるレーザ加工ヘッド5を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ワークにレーザ
溶接加工を行うレーザ溶接加工方法およびその方法に用
いるレーザ溶接加工ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のYAGレーザ加工装置101とし
ては、図3に示されているように、例えば固定されたワ
ークテーブル103上に加工すべきワークWを載置固定
せしめると共に、ワークWの上方位置に図3において左
右方向および紙面に対して直交する方向へ移動自在なY
AGレーザ加工ヘッド105が設けられている。このY
AGレーザ加工ヘッド105の外側における一部にはフ
イラーワイヤ供給ノズル107が固定して設けられてい
る。
【0003】前記YAGレーザ加工ヘッド105には光
ファイバ109を介してレーザ発振器111が接続され
ている。また、前記フイラーワイヤ供給ノズル107に
フイラーワイヤFWを送るためのフイラーワイヤ送給装
置113が設けられていると共に、フイラーワイヤFW
が巻き取られているフイラーワイヤリール115が設け
られている。前記フイラーワイヤ送給装置113は一対
のフイードローラとこのフイードローラの一方を駆動せ
しめるサーボモータのごとき駆動モータを備えている。
【0004】上記構成により、レーザ発振器111で発
振されたレーザビームは光ファイバ109を経てYAG
レーザ加工ヘッド105に送られる。このYAGレーザ
加工ヘッド105ではレーザビームはベンドミラーで折
曲げられた後、集光レンズで集光されてワークWへ向け
て照射される。また、フイラーワイヤFWはフイラーワ
イヤリール115から送り出された後、フイラーワイヤ
送給装置113の一対のフイードローラで一定の速度に
よりフイラーワイヤ供給ノズル107へ向けて送られた
後、フイラーワイヤ供給ノズル107の先端からレーザ
ビームの光軸に向けて送られることによりワークWにレ
ーザ溶接が行われることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のYAGレーザ加工装置101では、例えば図4
(A)に示されているようにワークWに対してYAGレ
ーザ加工ヘッド105とフィラーワイヤ供給ノズル10
7が矢印で示したごとく移動してレーザ溶接加工が行わ
れる場合には良好なレーザ溶接加工が行われるが、図4
(B)に示されているように、ワークWに対してYAG
レーザ加工ヘッド105とフイラーワイヤ供給ノズル1
07が矢印で示したごとく移動してレーザ溶接加工が行
われる場合には溶接特性に問題があり、良好なレーザ溶
接加工が行われない。
【0006】また、ワークWの固定が軽微な場合には、
図5に示されているように、フイラーワイヤFWにより
ワークWが押し出され位置ずれを起すという問題があ
る。YAGレーザ加工ヘッド105の側面にフイラーワ
イヤ供給ノズル107が図6に示されているごとく固定
されているため、移動の自由度が低く、ワークWをクラ
ンプしている治具117にフイラーワイヤノズル107
が干渉してしまい加工できない部分が生じてしまうとい
う問題がある。
【0007】さらに、図7に示されているように、YA
Gレーザ加工ヘッド105の先端に備えられているノズ
ル119先端開口面に沿ってフイラーワイヤFWを供給
するのが困難である。
【0008】この発明の目的は、上記の問題点に鑑み
て、方向性、自由度に規制されることなく、良好なレー
ザ溶接加工を行い得るようにしたレーザ溶接加工方法お
よびその方法に用いるレーザ溶接加工ヘッドを提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1によるこの発明のレーザ溶接加工方法は、レ
ーザ溶接加工ヘッドからフイラーワイヤを加工すべきワ
ークの加工点へ接触すべく供給すると共にレーザ溶接加
工ヘッドからレーザビームを前記ワークの加工点へ向け
て照射せしめて前記ワークにレーザ溶接加工を行うこと
を特徴とするものである。
【0010】したがって、加工すべきワークにレーザ溶
接加工を行う場合には、まずワークの加工点へレーザ加
工ヘッドからフイラーワイヤの先端を接触せしめた状態
でレーザ加工ヘッドからワークの加工点へレーザビーム
を照射せしめてレーザ溶接加工が行われる。而して、ワ
ークの加工点へ常にフイラーワイヤの先端とレーザビー
ムが一致して良好なレーザ溶接加工が行われる。しか
も、方向性、自由度に規制されることなく、常に良好な
レーザ溶接加工が行われる。
【0011】請求項2によるこの発明のレーザ溶接加工
ヘッドは、加工すべきワークの加工点へ向けて加工ヘッ
ド本体内からレーザビームを照射せしめてワークにレー
ザ溶接加工を行うレーザ溶接加工ヘッドであって、前記
加工ヘッド本体内に前記ワークの加工点へ接触すべくフ
イラーワイヤを供給するフイラーワイヤ供給ノズルを設
けてなることを特徴とするものである。
【0012】したがって、ワークにレーザ溶接加工を行
う際にはレーザ溶接加工ヘッドにおける加工ヘッド本体
内に設けられているフイラーワイヤ供給ノズルからフイ
ラーワイヤを送給してフイラーワイヤの先端をワークの
加工点へ接触せしめる。この状態で加工ヘッド本体から
レーザビームをワークの加工点へ照射せしめることによ
って、常にワークの加工点へフイラーワイヤの先端とレ
ーザビームとが一致して良好なレーザ溶接加工が行われ
る。
【0013】請求項3によるこの発明のレーザ溶接加工
ヘッドは、請求項2のレーザ溶接加工ヘッドにおいて、
前記加工ヘッド本体を取付け部材に対して回動可能に設
けてなることを特徴とするものである。
【0014】したがって、加工ヘッド本体が取付け部材
に対して回動可能に設けられているから、ワークの加工
面がどんな形状においても、常にフイラーワイヤの先端
とレーザビームとをワークの加工点へ一致させてレーザ
溶接が行われるから、方向性、自由度に規制されること
なく、良好なレーザ溶接加工が行われる。
【0015】請求項4によるこの発明のレーザ溶接加工
ヘッドは、請求項2,3のレーザ溶接加工ヘッドにおい
て、前記フイラーワイヤ供給ノズルから前記ワークの加
工点へフイラーワイヤを供給してフイラーワイヤがワー
クの加工点へ接触したことを検出するフイラーワイヤ接
触検出器を設けてなることを特徴とするものである。
【0016】したがって、フイラーワイヤ接触検出器に
よってフイラーワイヤの先端がワークの加工点へ接触し
たことが確実かつ容易に検出される。而して、良好なレ
ーザ溶接加工が行われる。
【0017】請求項5によるこの発明のレーザ溶接加工
ヘッドは、請求項4のレーザ溶接加工ヘッドにおいて、
前記加工ヘッド本体の先端に備えられたノズルと前記ワ
ークとの距離を検出する距離検出器を前記ノズルに設け
てなることを特徴とするものである。
【0018】したがって、距離検出器によって加工ヘッ
ド本体の先端に設けられたノズルと加工すべきワークと
の距離例えばノズルの先端がワークに接触していること
が確実かつ容易に検出される。而して、良好なレーザ溶
接加工が行われる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態の例
を図面に基づいて詳細に説明する。
【0020】図2を参照するに、レーザ溶接加工装置と
しての例えばYAGレーザ溶接加工装置1は、加工すべ
きワークWを載置固定せしめるワークテーブル3を備え
ており、このワークテーブル3の上方位置に図2におい
て左右方向および紙面に対して直交する方向へ移動自在
なレーザ加工ヘッドとしてのYAGレーザ加工ヘッド5
が設けられている。このYAGレーザ加工ヘッド5にお
ける加工ヘッド本体7はフレーム9に固定された取付け
部材11の先端にピン13で回動可能に設けられてい
る。しかも、前記加工ヘッド本体7の先端にはノズル1
5が着脱可能に装着されている。また、ノズル15の外
周部にはノズル15と加工すべくワークWとの間の距離
を検出する例えば静電容量センサなどの距離検出器17
が設けられている。
【0021】前記加工ヘッド本体7には光ファイバ19
を介してレーザ発振器21が接続されている。また、加
工ヘッド本体7内にフイラーワイヤWを供給するための
フイラーワイヤ供給装置23が設けられていると共に、
断面が円形のフイラーワイヤFWが巻き取られているフ
イラーワイヤリール25が設けられている。前記フイラ
ーワイヤ供給装置23は一対のフイードローラとこのフ
イードローラの一方を駆動せしめるサーボモータのごと
き駆動モータを備えている。
【0022】前記加工ヘッド本体7に供給されるフイラ
ーワイヤFW(電極)とワークテーブル3上に載置固定
された加工すべきワークWとにはフイラーワイヤ接触検
出器27が接続されている。
【0023】前記加工ヘッド本体7内には、図1に示さ
れているように、レーザビームLBを集光せしめる集光
レンズ29が備えられている。また、前記加工ヘッド本
体7内にはフイラーワイヤ供給ノズル31が設けられて
おり、このフイラーワイヤ供給ノズル31の先端は例え
ば加工ヘッド本体7の中心で、かつ加工ヘッド本体7の
垂直軸方向下向きに位置決めして設けられている。
【0024】前記加工ヘッド本体7に設けられたフイラ
ーワイヤ供給ノズル31の外周には上下方向へ延伸した
中空円筒状の絶縁部材33が設けられており、複数の調
整ねじ35で加工ヘッド本体7に取り付けられている。
したがって、この調整ねじ35を調整することにより絶
縁部材33を介してフイラーワイヤ供給ノズル31の角
度が調整されるものである。
【0025】上記構成により、ノズル15に設けられた
距離検出器17によりノズル15の先端と加工すべきワ
ークWの表面との間の距離を検出し、ワークWとノズル
15の位置関係を決定する。例えばノズル15の先端を
ワークWの表面に接触したことを検出する。
【0026】次いで、フイラーワイヤFWをフイラーワ
イヤ供給装置23によりフイラーワイヤリール25から
送り出し、加工ヘッド本体7内に設けられたフイラーワ
イヤ供給ノズル31へ供給し、フイラーワイヤ接触器2
7によりフイラーワイヤFWの先端がワークWの加工点
K に接触したことを検出する。
【0027】この状態で、レーザ発振器21で発振され
たレーザビームLBは光ファイバ19を経て加工ヘッド
本体7内へ送られ、集光レンズ29で集光された後ノズ
ル15からワークWの加工点WK へ照射されてワークW
に良好なレーザ溶接加工を行うことができる。
【0028】前記加工ヘッド本体7が取付け部材11に
対して回動可能に設けられているから、自由にノズル1
5の先端を変化させることができ、ワークWの加工点W
K がどんな形態でも方向性、自由度に規制することな
く、良好なレーザ溶接を行うことができる。
【0029】フイラーワイヤ供給ノズル31を加工ヘッ
ド本体7内に設けたので、レーザ溶接加工のプログラミ
ングの煩雑さを低減することができ、かつ散乱光のない
肉盛点付けなどを容易に行うことができる。
【0030】なお、この発明は、前述した実施の形態の
例に限定されることなく、適宜な変更を行うことによ
り、その他の態様で実施し得るものである。本実施の形
態の例ではフイラーワイヤ供給ノズル31の先端を加工
ヘッド本体7の中心で、かつ加工ヘッド本体7の垂直軸
方向下向きに位置するように設けた例で説明したが、レ
ーザビームLBの中心CとフイラーワイヤFWの中心と
のなす角度θをできるだけ極小に設定できれば、フイラ
ーワイヤFWの中心を加工ヘッド本体7の垂直軸方向に
設定しなくてもレーザ溶接加工を行うこともできる。す
なわち、フイラーワイヤFWの供給方向と溶接方向を垂
直に近づけることによりレーザ溶接加工が行われるので
ある。
【0031】
【発明の効果】以上のごとき実施の形態の例から理解さ
れるように、請求項1の発明によれば、加工すべきワー
クにレーザ溶接加工を行う場合には、まずワークの加工
点へレーザ加工ヘッドからフイラーワイヤの先端を接触
せしめた状態でレーザ加工ヘッドからワークの加工点へ
レーザビームを照射せしめてレーザ溶接加工が行われ
る。而して、ワークの加工点へ常にフイラーワイヤの先
端とレーザビームが一致して良好なレーザ溶接加工を行
うことができる。しかも、方向性、自由度に規制される
ことなく、常に良好なレーザ溶接加工を行うことができ
る。
【0032】請求項2の発明によれば、ワークにレーザ
溶接加工を行う際にはレーザ溶接加工ヘッドにおける加
工ヘッド本体内に設けられているフイラーワイヤ供給ノ
ズルからフイラーワイヤを送給してフイラーワイヤの先
端をワークの加工点へ接触せしめる。この状態で加工ヘ
ッド本体からレーザビームをワークの加工点へ照射せし
めることによって、常にワークの加工点へフイラーワイ
ヤの先端とレーザビームとが一致して良好なレーザ溶接
加工を行うことができる。
【0033】請求項3の発明によれば、加工ヘッド本体
が取付け部材に対して回動可能に設けられているから、
ワークの加工面がどんな形状においても、常にフイラー
ワイヤの先端とレーザビームとをワークの加工点へ一致
させてレーザ溶接が行われるから、方向性、自由度に規
制されることなく、良好なレーザ溶接加工を行うことが
できる。
【0034】請求項4の発明によれば、フイラーワイヤ
検出器によってフイラーワイヤの先端がワークの加工点
へ接触したことが確実かつ容易に検出される。而して、
良好なレーザ溶接加工を行うことができる。
【0035】請求項5の発明によれば、距離検出器によ
って加工ヘッド本体の先端に設けられたノズルと加工す
べきワークとの距離例えばノズルの先端がワークに接触
していることが確実かつ容易に検出される。而して、良
好なレーザ溶接加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の主要部を示し、レーザ加工ヘッドの
拡大正面断面図である。
【図2】この発明を実施する一実施の形態のYAGレー
ザ溶接加工装置の構成図である。
【図3】従来のレーザ溶接加工装置の構成図である。
【図4】従来のレーザ溶接加工装置でワークにレーザ溶
接加工を行う説明図である。
【図5】従来のレーザ溶接加工装置でワークにレーザ溶
接加工を行う説明図である。
【図6】従来のレーザ溶接加工装置でワークにレーザ溶
接加工を行う説明図である。
【図7】従来のレーザ溶接加工装置でワークにレーザ溶
接加工を行う説明図である。
【符号の説明】
1 YAGレーザ溶接加工装置(レーザ溶接加工装置) 5 YAGレーザ加工ヘッド(レーザ加工ヘッド) 7 加工ヘッド本体 11 取付け部材 15 ノズル 17 距離検出器 27 フイラーワイヤ接触検出器 31 フイラーワイヤ供給ノズル LB レーザビーム FW フイラーワイヤ WK 加工点

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ溶接加工ヘッドからフイラーワイ
    ヤを加工すべきワークの加工点へ接触すべく供給すると
    共にレーザ溶接加工ヘッドからレーザビームを前記ワー
    クの加工点へ向けて照射せしめて前記ワークにレーザ溶
    接加工を行うことを特徴とするレーザ溶接加工方法。
  2. 【請求項2】 加工すべきワークの加工点へ向けて加工
    ヘッド本体内からレーザビームを照射せしめてワークに
    レーザ溶接加工を行うレーザ溶接加工ヘッドであって、
    前記加工ヘッド本体内に前記ワークの加工点へ接触すべ
    くフイラーワイヤを供給するフイラーワイヤ供給ノズル
    を設けてなることを特徴とするレーザ溶接加工ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記加工ヘッド本体を取付け部材に対し
    て回動可能に設けてなることを特徴とする請求項2記載
    のレーザ溶接加工ヘッド。
  4. 【請求項4】 前記フイラーワイヤ供給ノズルから前記
    ワークの加工点へフイラーワイヤを供給してフイラーワ
    イヤがワークの加工点へ接触したことを検出するフイラ
    ーワイヤ接触検出器を設けてなることを特徴とする請求
    項2,3記載のレーザ溶接加工ヘッド。
  5. 【請求項5】 前記加工ヘッド本体の先端に備えられた
    ノズルと前記ワークとの距離を検出する距離検出器を前
    記ノズルに設けてなることを特徴とする請求項4記載の
    レーザ溶接加工ヘッド。
JP8053401A 1996-03-11 1996-03-11 レーザ溶接加工方法およびその方法に用いるレーザ溶接加工ヘッド Pending JPH09239575A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1157770A2 (de) * 2000-05-26 2001-11-28 Sikora GmbH Laserlötkopf
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