JPH04333388A - レーザ溶接用加工ヘッド - Google Patents
レーザ溶接用加工ヘッドInfo
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- JPH04333388A JPH04333388A JP3104393A JP10439391A JPH04333388A JP H04333388 A JPH04333388 A JP H04333388A JP 3104393 A JP3104393 A JP 3104393A JP 10439391 A JP10439391 A JP 10439391A JP H04333388 A JPH04333388 A JP H04333388A
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- Japan
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- gas nozzle
- opening
- diameter
- laser beam
- shield
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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。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザを用いて溶接を
行うのに利用されるレーザ溶接用加工ヘッドに関するも
のである。
行うのに利用されるレーザ溶接用加工ヘッドに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】レーザ溶接においては、被加工物の加工
点に発生する金属蒸気よりなるプラズマが、前記被加工
物にレーザ光が到達するのを遮ってしまうことがあるた
め、ここで発生するプラズマを強制的に除去するために
レーザ光の光軸と同軸にアシストガスを用いることが多
い。
点に発生する金属蒸気よりなるプラズマが、前記被加工
物にレーザ光が到達するのを遮ってしまうことがあるた
め、ここで発生するプラズマを強制的に除去するために
レーザ光の光軸と同軸にアシストガスを用いることが多
い。
【０００３】また、溶融した金属は、周囲のガスと反応
しやすいため、溶融部を大気からシールドする必要があ
る。
しやすいため、溶融部を大気からシールドする必要があ
る。
【０００４】そこで、従来においては、例えば、図４に
示すレーザ溶接用加工ヘッドが開発されていた（特開昭
６１−２２９４９１号）。
示すレーザ溶接用加工ヘッドが開発されていた（特開昭
６１−２２９４９１号）。
【０００５】図４に示すレーザ溶接用加工ヘッド１１に
おいて、１２はセンタガスノズル、１３はシールドガス
ノズル、１４は図示しない集光光学系により被加工物１
５に向けて集光されたレーザ光、１６はセンタガスノズ
ル１２にアシストガスを供給するセンタガス供給口、１
７はシールドガスノズル１３にシールドガスを供給する
シールドガス供給口、１８はシールドガス供給口１７に
接近して設けたシールドガス整流用のフィルタである。
おいて、１２はセンタガスノズル、１３はシールドガス
ノズル、１４は図示しない集光光学系により被加工物１
５に向けて集光されたレーザ光、１６はセンタガスノズ
ル１２にアシストガスを供給するセンタガス供給口、１
７はシールドガスノズル１３にシールドガスを供給する
シールドガス供給口、１８はシールドガス供給口１７に
接近して設けたシールドガス整流用のフィルタである。
【０００６】このような構造を有するレーザ溶接用加工
ヘッド１１において、センタガス供給口１６より導入さ
れたセンタガスであるアシストガスは、レーザ光１４と
同軸上にセンタガスノズル１２から被加工物１５の加工
点に吹き付けられ、溶接時に発生する図示しない溶接プ
ラズマを除去する役割を果たす。
ヘッド１１において、センタガス供給口１６より導入さ
れたセンタガスであるアシストガスは、レーザ光１４と
同軸上にセンタガスノズル１２から被加工物１５の加工
点に吹き付けられ、溶接時に発生する図示しない溶接プ
ラズマを除去する役割を果たす。
【０００７】この場合、プラズマを効率よく除去するた
めには、センタガスの流速を大きくして加工点に集中的
に吹き付ける必要があるため、センタガスノズル１２の
開口直径は３ｍｍ以下としてある。また、シールドガス
供給口１７より導入されたシールドガスは、フィルタ１
８によりシールドガスノズル１３の全周に均一に行きわ
たって被加工物１５上へ供給され、被加工物１５の加工
点を大気よりシールドするようにしている。
めには、センタガスの流速を大きくして加工点に集中的
に吹き付ける必要があるため、センタガスノズル１２の
開口直径は３ｍｍ以下としてある。また、シールドガス
供給口１７より導入されたシールドガスは、フィルタ１
８によりシールドガスノズル１３の全周に均一に行きわ
たって被加工物１５上へ供給され、被加工物１５の加工
点を大気よりシールドするようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のレーザ溶接用加工ヘッド１１においては、セ
ンタガスノズル１２の開口直径を３ｍｍ以下としている
ため、センタガスの流速が大きいものになりやすく、特
にアルミニウム合金のような溶融時の粘性が低い材料を
被加工物１５の素材とする場合には溶融金属を吹き飛ば
してしまい、安定な溶接ビードを得がたくなることがあ
るという問題点があった。
うな従来のレーザ溶接用加工ヘッド１１においては、セ
ンタガスノズル１２の開口直径を３ｍｍ以下としている
ため、センタガスの流速が大きいものになりやすく、特
にアルミニウム合金のような溶融時の粘性が低い材料を
被加工物１５の素材とする場合には溶融金属を吹き飛ば
してしまい、安定な溶接ビードを得がたくなることがあ
るという問題点があった。
【０００９】また、アルミニウム合金のレーザ溶接にお
いては、溶接プラズマを完全に吹き飛ばしてしまわず、
ある程度溶接プラズマを保持した状態で溶接を行なった
方が、溶け込み深さに変動の少ないビードが得られるこ
とが実験によりわかっているが、従来のレーザ溶接用加
工ヘッド１１を使った溶接では溶け込み深さが一定しに
くいという問題点もあった。
いては、溶接プラズマを完全に吹き飛ばしてしまわず、
ある程度溶接プラズマを保持した状態で溶接を行なった
方が、溶け込み深さに変動の少ないビードが得られるこ
とが実験によりわかっているが、従来のレーザ溶接用加
工ヘッド１１を使った溶接では溶け込み深さが一定しに
くいという問題点もあった。
【００１０】さらに、シールドガスノズル１７の面積が
加工点の溶接面積およびセンタガスノズル面積に比べて
相対的に小さい場合には、まわりの空気を巻き込んでし
まうことがあってシールドが不十分になることがあり、
特に被加工物１５がアルミニウム合金のようなブロホー
ルの発生し易い材料を素材とする場合にはシールド不良
を原因とするブロホールが発生し易いことがあるという
問題点があった。
加工点の溶接面積およびセンタガスノズル面積に比べて
相対的に小さい場合には、まわりの空気を巻き込んでし
まうことがあってシールドが不十分になることがあり、
特に被加工物１５がアルミニウム合金のようなブロホー
ルの発生し易い材料を素材とする場合にはシールド不良
を原因とするブロホールが発生し易いことがあるという
問題点があった。
【００１１】
【発明の目的】この発明は、上記したような従来の問題
点に着目してなされたもので、アルミニウム合金のよう
な溶融時の粘性が低い材料を被加工物の素材とする場合
であっても、溶融金属を吹き飛ばすことなく十分なシー
ルド作用が得られるようなシールド状態とすることが可
能となり、ブローホールの少ない安定した形状の溶接ビ
ードを形成することが可能であるレーザ溶接用加工ヘッ
ドを提供することを目的としている。
点に着目してなされたもので、アルミニウム合金のよう
な溶融時の粘性が低い材料を被加工物の素材とする場合
であっても、溶融金属を吹き飛ばすことなく十分なシー
ルド作用が得られるようなシールド状態とすることが可
能となり、ブローホールの少ない安定した形状の溶接ビ
ードを形成することが可能であるレーザ溶接用加工ヘッ
ドを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明は、レーザ光を
出射するとともに前記レーザ光の光軸と同軸にアシスト
ガスを噴出させるセンタガスノズルと、前記センタガス
ノズルの周囲に設けられて被加工物の加工部分を大気よ
りシールドするシールドガスを噴出するシールドガスノ
ズルを備え、シールドガスノズルにシールドガス整流用
のフィルタを設けたレーザ溶接用加工ヘッドにおいて、
前記センタガスノズルの開口形状を円形にすると共に開
口直径を４〜６ｍｍとし、前記シールドガスノズルの開
口形状をリング状として開口内円の直径を１０〜１２ｍ
ｍとすると共に開口外円の直径を２５〜３０ｍｍとした
構成としたことを特徴としている。
出射するとともに前記レーザ光の光軸と同軸にアシスト
ガスを噴出させるセンタガスノズルと、前記センタガス
ノズルの周囲に設けられて被加工物の加工部分を大気よ
りシールドするシールドガスを噴出するシールドガスノ
ズルを備え、シールドガスノズルにシールドガス整流用
のフィルタを設けたレーザ溶接用加工ヘッドにおいて、
前記センタガスノズルの開口形状を円形にすると共に開
口直径を４〜６ｍｍとし、前記シールドガスノズルの開
口形状をリング状として開口内円の直径を１０〜１２ｍ
ｍとすると共に開口外円の直径を２５〜３０ｍｍとした
構成としたことを特徴としている。
【００１３】この発明に係わるレーザ溶接用加工ヘッド
においては、センタガスノズルの開口形状を円形にする
と共に開口直径を４〜６ｍｍとしているが、この理由は
、センタガスノズルから噴出するアシストガスの流速を
低く抑えることができるようにし、これによって、溶融
している金属が吹き飛ばされることがなくなるようにし
、溶融金属が吹き飛ばされることによるビードの不安定
をなくすためであり、完全に溶接プラズマを除去してし
まわずにある程度の溶接プラズマを加工点に保持した状
態で溶接することができるようにするためである。
においては、センタガスノズルの開口形状を円形にする
と共に開口直径を４〜６ｍｍとしているが、この理由は
、センタガスノズルから噴出するアシストガスの流速を
低く抑えることができるようにし、これによって、溶融
している金属が吹き飛ばされることがなくなるようにし
、溶融金属が吹き飛ばされることによるビードの不安定
をなくすためであり、完全に溶接プラズマを除去してし
まわずにある程度の溶接プラズマを加工点に保持した状
態で溶接することができるようにするためである。
【００１４】また、シールドガスノズルの面積をセンタ
ガスノズルの面積の数倍ないしは数十倍に設定し、シー
ルドガスをフィルタによって整流して流すことにより、
十分なシールド効果をあげることが可能となる。
ガスノズルの面積の数倍ないしは数十倍に設定し、シー
ルドガスをフィルタによって整流して流すことにより、
十分なシールド効果をあげることが可能となる。
【００１５】そして、センタガスノズルの開口形状を円
形にすると共に開口直径を４〜６ｍｍとし、シールドガ
スノズルの開口形状をリング状として開口内円の直径を
１０〜１２ｍｍにすると共に開口外円の直径を２５〜３
０ｍｍとなるようにしたのは、これらの寸法とした場合
にブローホールの最も少ない安定した形状の溶接ビード
を得ることができることが種々の実験の結果よりわかっ
たためである。
形にすると共に開口直径を４〜６ｍｍとし、シールドガ
スノズルの開口形状をリング状として開口内円の直径を
１０〜１２ｍｍにすると共に開口外円の直径を２５〜３
０ｍｍとなるようにしたのは、これらの寸法とした場合
にブローホールの最も少ない安定した形状の溶接ビード
を得ることができることが種々の実験の結果よりわかっ
たためである。
【００１６】
【発明の作用】この発明に係わるレーザ溶接用加工ヘッ
ドでは、センタガスノズルの開口形状を円形にすると共
に開口直径を４〜６ｍｍとし、シールドガスノズルの開
口形状をリング状として開口内円の直径を１０〜１２ｍ
ｍにすると共に開口外円の直径を２５〜３０ｍｍとした
構成としているので、センタガスノズルから噴出するア
シストガスの流速が低く抑えられて、レーザ加熱によっ
て溶融している金属が吹き飛ばされるようなことがなく
なり、溶融金属が吹き飛ばされることによる溶接ビード
の不安定といった不具合が解消され、溶接時に発生する
金属蒸気よりなるプラズマを完全に除去してしまうこと
なくある程度のプラズマを加工点に保持した状態で溶接
されるようになるので、溶け込み深さに変動の少ない安
定した形状の溶接ビードが得られるようになる。
ドでは、センタガスノズルの開口形状を円形にすると共
に開口直径を４〜６ｍｍとし、シールドガスノズルの開
口形状をリング状として開口内円の直径を１０〜１２ｍ
ｍにすると共に開口外円の直径を２５〜３０ｍｍとした
構成としているので、センタガスノズルから噴出するア
シストガスの流速が低く抑えられて、レーザ加熱によっ
て溶融している金属が吹き飛ばされるようなことがなく
なり、溶融金属が吹き飛ばされることによる溶接ビード
の不安定といった不具合が解消され、溶接時に発生する
金属蒸気よりなるプラズマを完全に除去してしまうこと
なくある程度のプラズマを加工点に保持した状態で溶接
されるようになるので、溶け込み深さに変動の少ない安
定した形状の溶接ビードが得られるようになる。
【００１７】
【実施例】図１は、この発明に係わるレーザ溶接用加工
ヘッドの一実施例を示すものである。
ヘッドの一実施例を示すものである。
【００１８】図１に示すレーザ溶接用加工ヘッド１にお
いて、２はセンタガスノズル、３はシールドガスノズル
、４は図示しない集光光学系により被加工物５に向けて
集光されたレーザ光、６はセンタガスノズル２にアシス
トガスを供給するセンタガス供給口、７はシールドガス
ノズル３にシールドガスを供給するシールドガス供給口
、８はシールドガスノズル３の開口部分に近接して設け
たシールドガス整流用のフィルタである。
いて、２はセンタガスノズル、３はシールドガスノズル
、４は図示しない集光光学系により被加工物５に向けて
集光されたレーザ光、６はセンタガスノズル２にアシス
トガスを供給するセンタガス供給口、７はシールドガス
ノズル３にシールドガスを供給するシールドガス供給口
、８はシールドガスノズル３の開口部分に近接して設け
たシールドガス整流用のフィルタである。
【００１９】この実施例の場合、センタガスノズル２の
開口形状を円形にしていると共に開口直径を５ｍｍとし
ており、また、シールドガスノズル３の開口形状をリン
グ状として開口内円の直径を１１ｍｍにすると共に開口
外円の直径を２７ｍｍとしており、シールドガスノズル
３の開口面積をセンタガスノズル２の開口面積の約２４
倍に設定している。
開口形状を円形にしていると共に開口直径を５ｍｍとし
ており、また、シールドガスノズル３の開口形状をリン
グ状として開口内円の直径を１１ｍｍにすると共に開口
外円の直径を２７ｍｍとしており、シールドガスノズル
３の開口面積をセンタガスノズル２の開口面積の約２４
倍に設定している。
【００２０】このような構成をもつレーザ溶接用加工ヘ
ッド１において、センタガス供給口６より導入されたセ
ンタガスは、レーザ光４と同軸状態で被加工物４上の加
工点に供給される。
ッド１において、センタガス供給口６より導入されたセ
ンタガスは、レーザ光４と同軸状態で被加工物４上の加
工点に供給される。
【００２１】本発明実施例では、センタガスノズル２の
開口形状を円形にすると共に開口直径を５ｍｍとしてい
るため、センタガスの流速を低く抑えることができ、溶
融している金属が吹き飛ばされることによって溶接ビー
ドが不安定になることがなく、完全に溶接プラズマを除
去してしまわずにある程度の溶接プラズマを加工点に保
持した状態で溶接することができる。
開口形状を円形にすると共に開口直径を５ｍｍとしてい
るため、センタガスの流速を低く抑えることができ、溶
融している金属が吹き飛ばされることによって溶接ビー
ドが不安定になることがなく、完全に溶接プラズマを除
去してしまわずにある程度の溶接プラズマを加工点に保
持した状態で溶接することができる。
【００２２】また、シールドガスノズル３の開口面積を
センタガスノズル２の開口面積の数十倍に設定している
ので、シールドガスをフィルタ８によって整流して流す
ことにより十分なシールド効果をあげることが可能とな
る。
センタガスノズル２の開口面積の数十倍に設定している
ので、シールドガスをフィルタ８によって整流して流す
ことにより十分なシールド効果をあげることが可能とな
る。
【００２３】そこで、センタガスノズル２の開口形状を
円形にすると共に開口直径を５ｍｍとし、シールドガス
ノズル３の開口形状をリング状として開口内円の直径を
１１ｍｍにすると共に開口外円の直径を２７ｍｍとして
、アルミニウム合金よりなる被加工物５に対してレーザ
溶接を行ったところ、図２に示すようなブローホールの
少ない安定した形状の溶接ビード９を得ることが可能で
あった。
円形にすると共に開口直径を５ｍｍとし、シールドガス
ノズル３の開口形状をリング状として開口内円の直径を
１１ｍｍにすると共に開口外円の直径を２７ｍｍとして
、アルミニウム合金よりなる被加工物５に対してレーザ
溶接を行ったところ、図２に示すようなブローホールの
少ない安定した形状の溶接ビード９を得ることが可能で
あった。
【００２４】また、比較のために、図４に示したように
、センタガスノズル１２の開口直径が３ｍｍ以下である
従来のレーザ溶接用加工ヘッド１１を用いて、アルミニ
ウム合金よりなる被加工物１５に対してレーザ溶接を行
ったところ、図３に示すように、ブローボール１９ａが
多く生じていると共に形状が不安定な溶接ビート１９と
なっていた。
、センタガスノズル１２の開口直径が３ｍｍ以下である
従来のレーザ溶接用加工ヘッド１１を用いて、アルミニ
ウム合金よりなる被加工物１５に対してレーザ溶接を行
ったところ、図３に示すように、ブローボール１９ａが
多く生じていると共に形状が不安定な溶接ビート１９と
なっていた。
【００２５】
【発明の効果】この発明に係わるレーザ溶接用加工ヘッ
ドでは、レーザ光を出射するとともに前記レーザ光の光
軸と同軸にアシストガスを噴出させるセンタガスノズル
と、前記センタガスノズルの周囲に設けられて被加工物
の加工部分を大気よりシールドするシールドガスを噴出
するシールドガスノズルを備え、シールドガスノズルに
シールドガス整流用のフィルタを設けたレーザ溶接用加
工ヘッドにおいて、前記センタガスノズルの開口形状を
円形にすると共に開口直径を４〜６ｍｍとし、前記シー
ルドガスノズルの開口形状をリング状として開口内円の
直径を１０〜１２ｍｍとすると共に開口外円の直径を２
５〜３０ｍｍとした構成としたから、溶融金属を吹き飛
ばすことなく十分なシールド作用が得られるシールド状
態を形成することが可能になり、ブローホールの少ない
安定した形状の溶接ビートを得ることが可能になるとい
う著しく優れた効果がもたらされる。
ドでは、レーザ光を出射するとともに前記レーザ光の光
軸と同軸にアシストガスを噴出させるセンタガスノズル
と、前記センタガスノズルの周囲に設けられて被加工物
の加工部分を大気よりシールドするシールドガスを噴出
するシールドガスノズルを備え、シールドガスノズルに
シールドガス整流用のフィルタを設けたレーザ溶接用加
工ヘッドにおいて、前記センタガスノズルの開口形状を
円形にすると共に開口直径を４〜６ｍｍとし、前記シー
ルドガスノズルの開口形状をリング状として開口内円の
直径を１０〜１２ｍｍとすると共に開口外円の直径を２
５〜３０ｍｍとした構成としたから、溶融金属を吹き飛
ばすことなく十分なシールド作用が得られるシールド状
態を形成することが可能になり、ブローホールの少ない
安定した形状の溶接ビートを得ることが可能になるとい
う著しく優れた効果がもたらされる。
【図１】この発明によるレーザ溶接用加工ヘッド一実施
例を示す要部縦断面説明図である。
例を示す要部縦断面説明図である。
【図２】この発明の一実施例によるレーザ溶接用加工ヘ
ッドを用いてレーザ溶接を行なったアルミニウム合金の
溶接ビード断面を模写した説明図である。
ッドを用いてレーザ溶接を行なったアルミニウム合金の
溶接ビード断面を模写した説明図である。
【図３】従来のレーザ溶接用加工ヘッドを用いてレーザ
溶接を行なったアルミニウム合金の溶接ビート断面を模
写した説明図である。
溶接を行なったアルミニウム合金の溶接ビート断面を模
写した説明図である。
【図４】従来のレーザ溶接用加工ヘッドの一例を示す要
部断面説明図である。
部断面説明図である。
１ レーザ溶接用加工ヘッド
２ センタガスノズル
３ シールドガスノズル
４ レーザ光
５ 被加工物
８ シールドガス整流用のフィルタ
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ光を出射するとともに前記レー
ザ光の光軸と同軸にアシストガスを噴出させるセンタガ
スノズルと、前記センタガスノズルの周囲に設けられて
被加工物の加工部分を大気よりシールドするシールドガ
スを噴出するシールドガスノズルを備え、シールドガス
ノズルにシールドガス整流用のフィルタを設けたレーザ
溶接用加工ヘッドにおいて、前記センタガスノズルの開
口形状を円形にすると共に開口直径を４〜６ｍｍとし、
前記シールドガスノズルの開口形状をリング状として開
口内円の直径を１０〜１２ｍｍとすると共に開口外円の
直径を２５〜３０ｍｍとしたことを特徴とするレーザ溶
接用加工ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3104393A JPH04333388A (ja) | 1991-05-09 | 1991-05-09 | レーザ溶接用加工ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3104393A JPH04333388A (ja) | 1991-05-09 | 1991-05-09 | レーザ溶接用加工ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04333388A true JPH04333388A (ja) | 1992-11-20 |
Family
ID=14379494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3104393A Pending JPH04333388A (ja) | 1991-05-09 | 1991-05-09 | レーザ溶接用加工ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04333388A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1153696A3 (en) * | 2000-05-09 | 2003-05-28 | Hokkaido University | A laser welding method and a laser welding apparatus |
| JP2012076111A (ja) * | 2010-10-01 | 2012-04-19 | Suzuki Motor Corp | レーザ溶接装置 |
| JPWO2015136907A1 (ja) * | 2014-03-13 | 2017-04-06 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | レーザ加工ヘッド |
-
1991
- 1991-05-09 JP JP3104393A patent/JPH04333388A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1153696A3 (en) * | 2000-05-09 | 2003-05-28 | Hokkaido University | A laser welding method and a laser welding apparatus |
| US6667456B2 (en) * | 2000-05-09 | 2003-12-23 | Hokkaido University | Laser welding method and a laser welding apparatus |
| KR100445836B1 (ko) * | 2000-05-09 | 2004-08-25 | 홋카이도 유니버시티 | 레이저 용접 방법 및 레이저 용접 장치 |
| EP1584406A3 (en) * | 2000-05-09 | 2007-07-11 | Hokkaido University | A gas shielding method and a gas shielding apparatus for laserwelding |
| JP2012076111A (ja) * | 2010-10-01 | 2012-04-19 | Suzuki Motor Corp | レーザ溶接装置 |
| JPWO2015136907A1 (ja) * | 2014-03-13 | 2017-04-06 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | レーザ加工ヘッド |
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