JPH09300090A - Ｙａｇレーザー用加工ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接線上を一定の速度で移動させることがで
きるＹＡＧレーザー用加工ヘッドの提供。 【解決手段】 第１部材１７の表面上を走行自在な走行
車輪２５と、該走行車輪を駆動する駆動モーター３３と
を前記ＹＡＧレーザー用加工ヘッド１の本体３に設け、
前記第１部材にほぼ直交して当接する第２部材の表面に
接触走行自在な溶接線位置決め手段４５を前記ＹＡＧレ
ーザー用加工ヘッドのノズル１５に設けると共に、該溶
接線位置決め手段と第２部材の表面との距離を調節可能
に設け、集光用光学系９の焦点位置を前記第１部材表面
と同一平面内において位置調節可能にすると共に、前記
走行車輪を前記駆動モーターにより一定速度で駆動可能
に設けたことを特徴とするＹＡＧレーザー用加工ヘッ
ド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＹＡＧレーザー用加
工ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に示すような小形のＹＡＧレーザー
用加工ヘッド１００がレーザー溶接に使用されている。
このＹＡＧレーザー用加工ヘッド１００の内部には、コ
リメートレンズと集光レンズ（図示省略）などからなる
集光用光学系（図示省略）が設けてある。ＹＡＧレーザ
ー発振器（図示省略）からのレーザー光は、光ファイバ
ーケーブル１０１を介してＹＡＧレーザー用加工ヘッド
１００の内部に導かれ、光ファイバーケーブル１０１の
レーザー光出射端（図示省略）から出射され、前記コリ
メートレンズに入射される。コリメートレンズにより平
行光線に矯正されたレーザー光が集光レンズで集光され
てノズル１０２から出射される様になっている。

【０００３】上述の如き小形のＹＡＧレーザー用加工ヘ
ッド１００で、例えば、２枚の板材１０３と板材１０４
の当接部の、直線または曲線からなる溶接部１０４を溶
接する場合、このレーザー用加工ヘッド１００を溶接部
１０４の直線または曲線に沿って作業者が手動で移動さ
せている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】作業者がレーザー用加
工ヘッドを溶接部の直線または曲線上を一定速度で手動
で移動させながら溶接をすることは非常に困難である。
もし、レーザー用加工ヘッドの移動速度が変化すると、
例えば、適正な移動速度よりも速くなると、不完全溶接
部が発生し溶接強度が不足し、逆に適正な移動速度より
も遅くなると、溶接部に余分なエネルギーが投入され
て、溶接部が過剰に溶けて凹みを生じたり、熱影響によ
る歪みが大きくなるなどの問題を生じる。

【０００５】本発明は上述の如き問題を解決するために
成されたものであり、本発明の課題は、レーザー用加工
ヘッドと溶接部との距離を一定に保持すると共に、溶接
部の直線または曲線上を正確に、かつ、一定の速度で移
動させることができるＹＡＧレーザー用加工ヘッドを提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として、請求項１に記載のＹＡＧレーザー用加工ヘッド
は、光ファイバーのレーザ光出射端をレーザ加工ヘッド
内に設け、該出射端から出射されるレーザ光を集光する
集光用光学系を設けてなるＹＡＧレーザー用加工ヘッド
において、ほぼ直交して当接する被加工材の溶接線上に
沿って前記ＹＡＧレーザー用加工ヘッドを一定速度で走
行させる定速送り装置を設けたことを要旨とするもので
ある。

【０００７】したがって、ＹＡＧレーザー用加工ヘッド
を溶接線上において一定速度で走行させることができ
る。

【０００８】請求項２に記載のＹＡＧレーザー用加工ヘ
ッドは、請求項１に記載のＹＡＧレーザー用加工ヘッド
において、前記定速送り装置は、第１部材の表面上を走
行自在な走行車輪と、該走行車輪を駆動する駆動モータ
ーとを前記ＹＡＧレーザー用加工ヘッドの本体に設け、
前記第１部材にほぼ直交して当接する第２部材の表面に
接触走行自在な溶接線位置決め手段を前記ＹＡＧレーザ
ー用加工ヘッドのノズルに設けると共に、該溶接線位置
決め手段と第２部材の表面との距離を調節可能に設け、
前記集光用光学系の焦点位置を前記第１部材の表面と同
一平面内において位置調節可能にすると共に、前記走行
車輪を前記駆動モーターにより一定速度で駆動可能に設
けたことを要旨とするものである。

【０００９】したがって、集光用光学系の焦点位置を前
記第１部材表面と同一平面内に在る溶接線上に正確に合
わせることができると同時に、この溶接線上にそって、
ＹＡＧレーザー用加工ヘッドを一定速度で走行させるこ
とができる。

【００１０】請求項３に記載のＹＡＧレーザー用加工ヘ
ッドにおいて、前記走行車輪を少なくとも２個設けてな
ることを要旨とするものである。したがって、走行車輪
と第１部材との摩擦力が増加してスリップが生じにくく
なるため、より安定した一定速度で溶接線上を走行させ
ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
によって説明する。図１はＹＡＧレーザー用加工ヘッド
を一部断面して示した図であり、図２は、図１の右側面
図である。さて、図１および図２を参照するに、ＹＡＧ
レーザー用加工ヘッド１の本体３の内部には、コリメー
トレンズ５と集光レンズ７からなる集光用光学系９が設
けてある。なお集光レンズ７の下方には集光レンズ７を
保護する保護ウインド１０が設けてあるＹＡＧレーザー
発振器（図示省略）からのレーザー光ＬＢは、光ファイ
バーケーブル１１を介してレーザー用加工ヘッド１の本
体３内部に導かれ、本体内部に設けたレーザー光出射端
１３から放射状に出射される。このレーザー光出射端１
３からのレーザー光は前記コリメートレンズ５に入射さ
れ、コリメートレンズ５により平行光線に矯正されたレ
ーザー光ＬＢが集光レンズ７で集光されてレーザー用加
工ヘッド１の下端のノズル１５から被加工材Ｗの表面に
照射される様になっている。

【００１２】前記レーザー用加工ヘッド１の本体３に
は、第１部材１７と第２部材１９とがほぼ直交して当接
する被加工材Ｗの溶接線２１上に沿って、レーザー用加
工ヘッド１を一定速度で走行させる定速送り装置２３が
設けてある。

【００１３】上記定速送り装置２３には、前記第１部材
１７の表面を走行自在な走行車輪２５と、この走行車輪
２５と一体的に回転する従動側の歯付きプーリー２７と
を、前記本体３の下方に設けた回転軸２９に回転自在に
設けてある。

【００１４】また、前記本体３には、作業者がレーザー
用加工ヘッド１を操作するときに加工ヘッド１を手に持
って操作するための柄３１が設けてあり、この柄３１の
内部空間部に前記走行車輪２５を回転駆動させるため
の、エアーモーター、または電気モーターなどの駆動モ
ーター３３が設けてある。さらに、駆動モーター３３の
出力軸に設けた駆動用の歯付きプーリー３５と、前記従
動側の歯付きプーリー２７との間に歯付きベルト３７が
掛け回してある。また、前記柄３１には、駆動モーター
３３の電源を入り切りする押しボタンスイッチ３９と、
駆動モーター３３の回転速度を調整するスライドスイッ
チ４１が設けてある。

【００１５】なお、前記走行車輪２５の本体３への取付
けは、走行車輪２５が第１部材１７の表面に接触すると
きの位置において、前記レーザー用加工ヘッド１の集光
用光学系７の焦点が第１部材１７の表面にくるように設
けてある。すなわち、走行車輪２５を第１部材１７の表
面に接触させれば、集光用光学系７の焦点が第１部材１
７の表面に位置するようになっている。

【００１６】上記構成の定速送り装置２３において、前
記駆動モーター３３の電源を押しボタンスイッチ３９に
より投入すれば、駆動モーター３３が一定速度で回転
し、前記走行車輪２５は歯付きベルト３７を介して一定
速度で回転させられることになる。なお、スライドスイ
ッチ４１の位置を適宜に調整することにより、図示省略
の駆動モーター制御装置によって駆動モーターの回転速
度を調整することができる。

【００１７】また、前記レーザー用加工ヘッド１の集光
用光学系７の下方には、レーザー光が通過可能であると
同時に、溶接部を大気からシールドするための、窒素ガ
スまたはアルゴンガスなどの不活性ガスからなる、シー
ルドガスを噴射可能な前記ノズル１５が設けてあり、こ
のノズル１５には、前記集光用光学系７の焦点位置より
も下方に延伸し、前記第２部材１９の表面と対峙するノ
ズル延伸部４３が設けてある。そして、このノズル延伸
部４３に溶接線位置決め手段４５が取付けてある。

【００１８】溶接線位置決め手段４５は、ノズル延伸部
４３に設けた、ねじ穴に螺合する位置決めねじ４７と、
この位置決めねじ４７を適宜な位置で固定可能なボール
プランジャー４９とからなる。前記位置決めねじ４７の
先端部には、硬質プラスチックスまたは鋼製の回転球体
５１が回転自在に取付けてある。また、位置決めねじ４
７には、前記ボールプランジャー４９のボールに係合可
能な軸方向の複数の位置決め溝５３が設けてある。

【００１９】上記構成の溶接線位置決め手段４３におい
て、集光用光学系の焦点位置を前記第１部材の表面上の
溶接線に合わせるには、位置決めねじ４７の先端部の回
転球体５１を、前記第２部材１９の表面に接触させた状
態にして、位置決めねじ４７を適宜な位置で固定し、レ
ーザー光を実際に照射してみることで、焦点位置と溶接
線とのずれを確認し、位置決めねじ４７を再度、適量進
退させることにより正確に焦点位置を溶接線上に合わせ
ることができる。

【００２０】上述の如きＹＡＧレーザー用加工ヘッド１
において、例えば、第１部材１７と第２部材１９とがほ
ぼ直交して当接する被加工材Ｗの当接部を溶接する場合
について前記図１によって説明する。

【００２１】第１部材１７と第２部材１９からなる被加
工材Ｗを、ワークテーブルまたは治具５５の上に載置固
定する。第１部材１７と第２部材１９とが当接する部分
に溶接線２１が存在し、溶接線２１は第１部材１７と第
２部材１９の平面形状により直線または曲線となる。

【００２２】まず、レーザー用加工ヘッド１の走行車輪
２５を第１部材１７と第２部材１９のコーナーの第１部
材１７上にセットする。レーザー用加工ヘッド１の走行
車輪２５を第１部材１７上にセットすれば、集光用光学
系の焦点は第１部材１７上に自動的に定まるので、次
は、この焦点を溶接線２１上に合わせることになる。

【００２３】焦点を溶接線２１上に合わせるには、前述
の如く位置決めねじ４７の先端部の回転球体５１を、前
記第２部材１９の表面に接触させた状態にして、位置決
めねじ４７を適宜な位置で固定して、レーザー光を実際
に照射してみることで、焦点位置と溶接線とのずれを確
認し、位置決めねじ４７を再度、適量進退させることに
より正確に焦点位置を溶接線２１上に合わせることがで
きる。

【００２４】次に、押しボタンスイッチ３９を押して駆
動モーター３３を駆動させれば、走行車輪２５が回転し
て、レーザー用加工ヘッド１が溶接線２１に沿って第１
部材１７上を一定速度で（図１では紙面の裏側の方向
へ、図２では右方向へ）移動することになる。なお、レ
ーザー用加工ヘッド１が移動すると同時に、ＹＡＧレー
ザー光が図示しないレーザー発振器から出射されるよう
になっており、溶接線部分が連続的に溶接されることに
なる。

【００２５】なお、走行中に焦点が溶接線から離脱しな
いようにするには、レーザー用加工ヘッド１の走行車輪
の方向を溶接線の方向に対して若干内側に（材料内部側
へ）向けると、溶接線位置決め手段４３の位置決めねじ
４７の回転球体５１が第２部材１９に押圧されるような
分力が発生し、走行中に焦点が溶接線から離脱すること
がなく、作業者もレーザー用加工ヘッド１を溶接線上に
そって楽に移動させることができる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１〜請求項３に記載の発明によれ
ば、溶接部の直線または曲線に沿って一定の速度でレー
ザー用加工ヘッドを移動させることが可能となるので、
溶接部の溶接強度が均等となり品質の高い溶接を行うこ
とができる。また、溶接部に余分なエネルギーが投入さ
れて、溶接部が過剰に溶けて凹みを生じたり、熱影響に
よる歪みが発生したりする溶接欠陥がなくなるので生産
能率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるＹＡＧレーザー用加工ヘッドを
一部断面して示した図。

【図２】図１の右側面図。

【図３】従来のＹＡＧレーザー用加工ヘッドを示した
図。

【符号の説明】

１ ＹＡＧレーザー用加工ヘッド ３ 本体 ５ コリメートレンズ ７ 集光レンズ ９ 集光用光学系 １０ 保護ウインド １１ 光ファイバーケーブル １３ レーザー光出射端 １５ ノズル １７ 第１部材 １９ 第２部材 ２１ 溶接線 ２３ 定速送り装置 ２５ 走行車輪 ２７ 歯付きプーリー ２９ 回転軸 ３１ 柄 ３３ 駆動モーター ３５ 歯付きプーリー ３７ 歯付きベルト ３９ 押しボタンスイッチ ４１ スライドスイッチ ４３ ノズル延伸部 ４５ 溶接線位置決め手段 ４７ 位置決めねじ ４９ ボールプランジャー ５１ 回転球体 ５３ 位置決め溝 ５５ 治具 Ｗ 被加工材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバーのレーザ光出射端をレーザ
   加工ヘッド内に設け、該出射端から出射されるレーザ光
   を集光する集光用光学系を設けてなるＹＡＧレーザー用
   加工ヘッドにおいて、ほぼ直交して当接する被加工材の
   溶接線上に沿って前記ＹＡＧレーザー用加工ヘッドを一
   定速度で走行させる定速送り装置を設けたことを特徴と
   するＹＡＧレーザー用加工ヘッド。
2. 【請求項２】 前記定速送り装置は、第１部材の表面上
   を走行自在な走行車輪と、該走行車輪を駆動する駆動モ
   ーターとを前記ＹＡＧレーザー用加工ヘッドの本体に設
   け、前記第１部材にほぼ直交して当接する第２部材の表
   面に接触走行自在な溶接線位置決め手段を前記ＹＡＧレ
   ーザー用加工ヘッドのノズルに設けると共に、該溶接線
   位置決め手段と第２部材の表面との距離を調節可能に設
   け、前記集光用光学系の焦点位置を前記第１部材表面と
   同一平面内において位置調節可能にすると共に、前記走
   行車輪を前記駆動モーターにより一定速度で駆動可能に
   設けたことを特徴とする請求項１に記載のＹＡＧレーザ
   ー用加工ヘッド。
3. 【請求項３】 前記走行車輪を少なくとも２個設けてな
   ることを特徴とする請求項２に記載のＹＡＧレーザー用
   加工ヘッド。