JPH0360890A - レーザ溶接装置 - Google Patents
レーザ溶接装置Info
- Publication number
- JPH0360890A JPH0360890A JP1196699A JP19669989A JPH0360890A JP H0360890 A JPH0360890 A JP H0360890A JP 1196699 A JP1196699 A JP 1196699A JP 19669989 A JP19669989 A JP 19669989A JP H0360890 A JPH0360890 A JP H0360890A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- temperature
- lens
- auxiliary gas
- flow rate
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- B23K26/14—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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はレーザ溶接装置に関する。
レーザ溶接法は、ビーム径が小さいため入熱量が少なく
、入熱があまりできない材料の溶接に適しており、また
シールドガスを供給して行うため無酸化状態での溶接が
可能である等、種々の利点を有している。第２図はこの
ようなレーザ溶接用の加工ヘッドを（１４）を示したも
ので、レーザ発振器（１１）から発せられたレーザ光線
（１２）は反射鏡（１３）によりノズル（１６）内に導
かれ、集光レンズ（１５）で集光された後、ノズル口か
ら被溶接材（１７）に照射される。ノズル口の前面には
シールドガスとプラズマ除去ガスが供給（図示せず）さ
れ、また、ノズル内部には、■溶融メタルを外気からシ
ールドする。
、入熱があまりできない材料の溶接に適しており、また
シールドガスを供給して行うため無酸化状態での溶接が
可能である等、種々の利点を有している。第２図はこの
ようなレーザ溶接用の加工ヘッドを（１４）を示したも
ので、レーザ発振器（１１）から発せられたレーザ光線
（１２）は反射鏡（１３）によりノズル（１６）内に導
かれ、集光レンズ（１５）で集光された後、ノズル口か
ら被溶接材（１７）に照射される。ノズル口の前面には
シールドガスとプラズマ除去ガスが供給（図示せず）さ
れ、また、ノズル内部には、■溶融メタルを外気からシ
ールドする。
■スパッタ、ヒユームなどによるレンズの汚染を防止す
る。
る。
■レンズが熱膨張して焦点距離が変化するのを防止する
ためレンズを冷却する。
ためレンズを冷却する。
等を目的としてＡｒ等の補助ガスが供給される。
ノズル内に供給される補助ガスは上記■、■の点からあ
る程度の流量が必要とされる。
る程度の流量が必要とされる。
しかし、補助ガスの温度は外気温に近いため、例えば寒
冷期においては集光レンズ（１５）を過冷却し、レンズ
に歪みやくもりを生じさせ、溶接部の品質劣化を招く。
冷期においては集光レンズ（１５）を過冷却し、レンズ
に歪みやくもりを生じさせ、溶接部の品質劣化を招く。
また逆に外気温が高くなり過ぎると、集光レンズの冷却
効率が悪化し、レンズの冷却が適切に行われず、この場
合もレンズの熱膨張によって溶接部の品質劣化を招いて
しまう。
効率が悪化し、レンズの冷却が適切に行われず、この場
合もレンズの熱膨張によって溶接部の品質劣化を招いて
しまう。
このようなことから、従来１例えば外気温が極端に低い
ような場合には、冷却ガスの流量を落し、シールドガス
の流量を増大させる等の対策もとられているが、上記の
ように補助ガスの流量を落すとレンズの汚染が激しくな
り、レンズを頻繁に清掃する必要があった。
ような場合には、冷却ガスの流量を落し、シールドガス
の流量を増大させる等の対策もとられているが、上記の
ように補助ガスの流量を落すとレンズの汚染が激しくな
り、レンズを頻繁に清掃する必要があった。
本発明は、このような従来の問題に鑑み、補助ガスによ
り外気のシールドとスパッタ等によるレンズの汚染防止
を図りつつ、レンズを適度に冷却し、もって良好な品質
の溶接部を得ることができるレーザ溶接装置を提供しよ
うとするものである。
り外気のシールドとスパッタ等によるレンズの汚染防止
を図りつつ、レンズを適度に冷却し、もって良好な品質
の溶接部を得ることができるレーザ溶接装置を提供しよ
うとするものである。
〔課題を解決するための手段および作用〕本発明者らは
、上記のような問題に鑑み、補助ガスの温度と流量との
関係、さらにはこれらとレンズ冷却能、レンズ汚染防止
および外気シールド作用との関係について検討を行い、
その結果、補助ガスの温度とノズル先単位面積当りの流
量とを特定の範囲に規制して補助ガスを流すことにより
、上記問題を生じることなく、良好な品質の溶接部が得
られることを見い出した。
、上記のような問題に鑑み、補助ガスの温度と流量との
関係、さらにはこれらとレンズ冷却能、レンズ汚染防止
および外気シールド作用との関係について検討を行い、
その結果、補助ガスの温度とノズル先単位面積当りの流
量とを特定の範囲に規制して補助ガスを流すことにより
、上記問題を生じることなく、良好な品質の溶接部が得
られることを見い出した。
そこで本発明では、補助ガスをヘッド内に供給するため
の補助ガス供給系にガスの加熱および冷却機能を備えた
温度調整装置を設け、ガス流量等に応じガス温度を調整
できるような装置構成とし、外気温に関係なくレンズの
適切な冷却を可能としたものである。
の補助ガス供給系にガスの加熱および冷却機能を備えた
温度調整装置を設け、ガス流量等に応じガス温度を調整
できるような装置構成とし、外気温に関係なくレンズの
適切な冷却を可能としたものである。
第１図は本発明における補助ガス供給系の一実施例を示
すものである。
すものである。
図において、（１）は補助ガスのガスボンベ、（２）は
圧力調整装置、（３）はガス温度調整装置、（４）は流
量調整器であり、前記ガス温度調整装置！（３）は、ガ
ス加熱用熱交換器（５ａ）とガス冷却用熱交換器（５ｂ
）とにより構成されている。
圧力調整装置、（３）はガス温度調整装置、（４）は流
量調整器であり、前記ガス温度調整装置！（３）は、ガ
ス加熱用熱交換器（５ａ）とガス冷却用熱交換器（５ｂ
）とにより構成されている。
ガスボンベ（１）から供給される補助ガスは、圧力調整
器（２）で圧力調整がなされた後、温度調整装置（３）
で温度調整がなされ、さらに流量調整器（４）を経てレ
ーザ溶接器のヘッド内に供給される。
器（２）で圧力調整がなされた後、温度調整装置（３）
で温度調整がなされ、さらに流量調整器（４）を経てレ
ーザ溶接器のヘッド内に供給される。
ガス加熱用熱交換器（５ａ）とガス冷却用熱交換器（５
ｂ）には、それぞれ加熱用、冷却用として蒸気と冷却水
が供給され、これらの流体はその供給管（８ａ）（８ｂ
）に設けられた流量調整弁（７ａ） （７ｂ）により流
量が調整される。
ｂ）には、それぞれ加熱用、冷却用として蒸気と冷却水
が供給され、これらの流体はその供給管（８ａ）（８ｂ
）に設けられた流量調整弁（７ａ） （７ｂ）により流
量が調整される。
温度調整装置（３）の出側では、温度計（９）により補
助ガスの温度が測定され、この測定温度に基づき、温度
制御装置（６）が前記流量調整弁（７ａ）（７ｂ）の開
閉及び開度を制御し、補助ガスの温度制御を行う。
助ガスの温度が測定され、この測定温度に基づき、温度
制御装置（６）が前記流量調整弁（７ａ）（７ｂ）の開
閉及び開度を制御し、補助ガスの温度制御を行う。
なお１図において（１０）は保温配管である。また、補
助ガスが供給されるヘッドの構造は第２図に示した通り
である。
助ガスが供給されるヘッドの構造は第２図に示した通り
である。
以上のような補助ガス供給系からのヘッドへのガス供給
は、例えば、次のようにして行われる。
は、例えば、次のようにして行われる。
上述したように、本発明者らはレンズを適切に冷却でき
、しかもレンズ汚染防止および外気シールド作用も確実
に得られる補助ガス温度と流量の範囲を見い出したもの
である。第３図はヘッド内に供給される補助ガスの温度
Ｔとヘッドノズル先の単位面積当りの補助ガス流量Ｑが
溶接部品質に及ぼす影響を調べたものであり、これによ
れば、温度Ｔ（’Ｃ）とノズル先の単位面積当りの流量
Ｑ （Ｑ １ｉｒｒ”・ｆｆ１１２）が、０、ＩＴ−１
，０≦Ｑ≦０．１Ｔ ＋ ０．５の条件を満足する場合
にのみ、良好な品質の溶接部が得られている。
、しかもレンズ汚染防止および外気シールド作用も確実
に得られる補助ガス温度と流量の範囲を見い出したもの
である。第３図はヘッド内に供給される補助ガスの温度
Ｔとヘッドノズル先の単位面積当りの補助ガス流量Ｑが
溶接部品質に及ぼす影響を調べたものであり、これによ
れば、温度Ｔ（’Ｃ）とノズル先の単位面積当りの流量
Ｑ （Ｑ １ｉｒｒ”・ｆｆ１１２）が、０、ＩＴ−１
，０≦Ｑ≦０．１Ｔ ＋ ０．５の条件を満足する場合
にのみ、良好な品質の溶接部が得られている。
ここで、Ｑ＞０．ＩＴ＋０．５では、補助ガスの温度が
低過ぎるか、或いはガス温度がある程度高い状態でもガ
ス流量が多過ぎ、レンズが過冷却となる。このため、レ
ンズに歪みやくもりが生じて焦点距離が変わり、良好な
溶接部品質が得られない。
低過ぎるか、或いはガス温度がある程度高い状態でもガ
ス流量が多過ぎ、レンズが過冷却となる。このため、レ
ンズに歪みやくもりが生じて焦点距離が変わり、良好な
溶接部品質が得られない。
一方、Ｑ ＜０．ＩＴ−１，０では、補助ガスの温度が
高過ぎるか、或いはガス温度がある程度低い状態でもガ
ス流量が少な過ぎ、レンズが冷却不足となる。そして、
この場合にもレンズ歪により焦点距離が変わり、良好な
溶接部品質が得られない。
高過ぎるか、或いはガス温度がある程度低い状態でもガ
ス流量が少な過ぎ、レンズが冷却不足となる。そして、
この場合にもレンズ歪により焦点距離が変わり、良好な
溶接部品質が得られない。
また、ガス流量Ｑが１．０Ｑ１ｉ−・ｓｕｍ−”未満で
は、補助ガスによるレンズの汚染防止作用が十分でなく
、加えて、溶接部の外気（酸素雰囲気）とのシールド性
も悪く、溶接部品質が悪化する。
は、補助ガスによるレンズの汚染防止作用が十分でなく
、加えて、溶接部の外気（酸素雰囲気）とのシールド性
も悪く、溶接部品質が悪化する。
一方、ガス流量Ｑが３．ＯＱ −ｍｉＩｆ”ｒｓｒａ−
”を超えると、ガスの圧力で溶接部の溶融金属が飛散し
、この場合にも溶接部品質が確保できない。
”を超えると、ガスの圧力で溶接部の溶融金属が飛散し
、この場合にも溶接部品質が確保できない。
以上の理由から、補助ガスはその温度Ｔ（’Ｃ）とヘッ
ドノズル先の単位面積当りのガス流量Ｑ（Ｑ、・−イト
ｒｍｉ” ）を、 １．０≦Ｑ≦３．０ ０．１Ｔ−１，０≦Ｑ≦０．ＩＴ ＋ ０．５に規制し
て、ヘッド内に供給することが好ましｔ）。
ドノズル先の単位面積当りのガス流量Ｑ（Ｑ、・−イト
ｒｍｉ” ）を、 １．０≦Ｑ≦３．０ ０．１Ｔ−１，０≦Ｑ≦０．ＩＴ ＋ ０．５に規制し
て、ヘッド内に供給することが好ましｔ）。
したがって、第１図に示す本発明装置では、例えば、補
助ガスの流量をある一定の値（Ｑ＝１゜０〜３．０１２
−ｍｌに１・ｍａｒ”の範囲）に設定しておき、これか
ら求めるノズル先単位面積当りのガス流量Ｑに対し、補
助ガス温度Ｔが ０、ＩＴ−１，０≦Ｑ≦０．ＩＴ＋０．５の条件を満た
すよう、温度制御装置（６）により流量ｙＡ整弁（７ａ
） （７ｂ）の制御を行う。
助ガスの流量をある一定の値（Ｑ＝１゜０〜３．０１２
−ｍｌに１・ｍａｒ”の範囲）に設定しておき、これか
ら求めるノズル先単位面積当りのガス流量Ｑに対し、補
助ガス温度Ｔが ０、ＩＴ−１，０≦Ｑ≦０．ＩＴ＋０．５の条件を満た
すよう、温度制御装置（６）により流量ｙＡ整弁（７ａ
） （７ｂ）の制御を行う。
なお、一般１こ補助ガスとしてはＡｒが用いられるが、
厳しい溶接条件が要求される場合にはｌｉｅが用いられ
ることもある。
厳しい溶接条件が要求される場合にはｌｉｅが用いられ
ることもある。
以上述べた本発明によれば、補助ガスにより外気シール
ドとスパッタ等によるレンズの汚染防止を図りつつ、外
気温に関係なくレンズを適正に冷却し、良好な品質の溶
接部を得ることができる。
ドとスパッタ等によるレンズの汚染防止を図りつつ、外
気温に関係なくレンズを適正に冷却し、良好な品質の溶
接部を得ることができる。
第１図は本発明における補助ガス供給系の一実施例を示
す説明図である。第２図はレーザ溶接機の原理説明図で
ある。第３図はヘッド内に供給される補助ガスの温度Ｔ
とノズル先単位面積当りの補助ガス流量Ｑが溶接部品質
に及ぼす影響を示したものである。 第２図 ２ 第３図
す説明図である。第２図はレーザ溶接機の原理説明図で
ある。第３図はヘッド内に供給される補助ガスの温度Ｔ
とノズル先単位面積当りの補助ガス流量Ｑが溶接部品質
に及ぼす影響を示したものである。 第２図 ２ 第３図
Claims (1)
- ヘッド内に補助ガスを供給するための補助ガス供給系
に、ガス加熱および冷却機能を有する温度調整装置を設
けてなるレーザ溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1196699A JPH0360890A (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | レーザ溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1196699A JPH0360890A (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | レーザ溶接装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0360890A true JPH0360890A (ja) | 1991-03-15 |
Family
ID=16362117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1196699A Pending JPH0360890A (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | レーザ溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0360890A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100536576B1 (ko) * | 1998-04-13 | 2006-03-09 | 삼성전자주식회사 | 레이저 리페어 시스템의 렌즈 크리닝 장치 |
| WO2006061649A3 (en) * | 2004-12-10 | 2006-10-12 | Exitech Ltd | Positioning device with a puck with a closed gas system for creating a fluid cushion |
| US7315561B2 (en) | 2004-01-29 | 2008-01-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Laser generator |
-
1989
- 1989-07-31 JP JP1196699A patent/JPH0360890A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100536576B1 (ko) * | 1998-04-13 | 2006-03-09 | 삼성전자주식회사 | 레이저 리페어 시스템의 렌즈 크리닝 장치 |
| US7315561B2 (en) | 2004-01-29 | 2008-01-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Laser generator |
| WO2006061649A3 (en) * | 2004-12-10 | 2006-10-12 | Exitech Ltd | Positioning device with a puck with a closed gas system for creating a fluid cushion |
| US8704129B2 (en) | 2004-12-10 | 2014-04-22 | Tel Solar Ag | Positioning device |
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