JPS61238486A - レーザ溶接装置 - Google Patents

レーザ溶接装置

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JPS61238486A
JPS61238486A JP61083207A JP8320786A JPS61238486A JP S61238486 A JPS61238486 A JP S61238486A JP 61083207 A JP61083207 A JP 61083207A JP 8320786 A JP8320786 A JP 8320786A JP S61238486 A JPS61238486 A JP S61238486A
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JP
Japan
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nozzle
flow
laser welding
welding device
optical system
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JP61083207A
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English (en)
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カール‐ハインツ・アルミエル
ベルント・ラデイゲス
ボルフ‐デイーテル・シヤルフエ
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Rofin Sinar Laser GmbH
Original Assignee
Rofin Sinar Laser GmbH
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、光学系と、光学系に向かう方向に動く粒子
の偏向のためのビーム焦点との間に、横切り方向に延び
るガス流を発生させるノズルを有するレーザ溶接装置に
関するものであり、この装置では、ガス排気ラインの受
入開口は、ノズルの反対側に配設される。「レーザ溶接
装置」という表現は、類似の応用のための、特に溶接の
ための装置を含むことが意図されている。
収束されたレーザビームによって溶接する際に、粒子が
溶接位置から投げ捨てられる状況は防止されることがで
きず、その粒子は、光学系(レンズ。
鏡、保護円板)に達するとき、光学系を汚し、かつした
がって出力を減じるだけでなく、局部加熱の結果として
光学系に永久的な損傷を生じさせることができる。当然
、この危険が小さくなればなるほど、光学系は、溶接焦
点からますます遠くに位置決めされる。しかしながら、
長い焦点距離を有する光学系は、それがより大きい焦点
スポット直径を与えるため、望ましくない場合が多い。
横切り方向に向かうガス流からなり、光学系に向かう方
向に動く粒子を偏向することが意図されている保護カー
テンを、光学系の前に形成することも公知である(アメ
リカ合衆国特許明細書箱3,626.141号、イギリ
ス公開明細書箱2,045.141号)。ひどく高い範
囲の音の強さとは全く別に、そのような配置は、それら
によって発生される乱流はまた溶接領域で影響を及ぼし
、かつそこで、たとえばそこにある保護ガスの特定の大
気の振動の結果外乱を生じさせるという欠点がある。そ
の結果、それらは、溶接焦点からできる限り大きい距離
に配設されなければならない。このことは、望ましくな
い長い焦点長さを有する対物レンズに応用され、かつ気
流カーテンと光学系との間の距離を減じる。しかしなが
ら、ガス流カーテンの効果が大きければ大きいほど、光
学系からの距離も大きくなるので、この距離をできるだ
け大きく維持するのが望ましい。光学系の方へ移動する
粒子が、ガス流カーテンの結果として受ける与えられた
角度の偏向で、粒子が光学系に達すると生じる対物側方
変位は、ガス流カーテンと光学系との間の距離に比例す
るということを考慮すると、このことはすぐ理解できる
この発明の目的は、したがって、導入部に述べたタイプ
のレーザ溶接装置を提供することであり、この装置は、
特に長い焦点長さを有する光学系の応用を必要とするこ
となく、ガス流の雑音発生を減じ、保護作用を改良し、
かっ/または溶接領域での好ましくない影響を避ける。
導入部に述べたタイプのレーザ溶接装置では、この発明
による解決は、ノズルが、インジェクタ覆内に設けられ
るということにある。この配置では、インジェクタ環お
よびガス排気ラインは、便宜上、レーザビームのための
横方向アパーチャを示す、実質的に連続する流れの通路
を形成することができる。
ノズルの反対側の、ガス流を受ける排気アパーチャは、
ガス流の流れを考慮して、アパーチャが、そのまわりの
乱流の領域を含む横断面範囲全体でガス流を受けるよう
な態様で、すぐ寸法が決められる。この対策によって、
溶接領域に及ぼされる反動的な影響をかなり減少させる
。ノズルを取り囲み、かつガス排気ラインならびに連続
する流れの通路を形成するインジェクタ環によって、こ
の影響は決定的に増加される。というのは流れ工程全体
は遮閉された空間で起こるからである。この結果、保護
ガスポ流を形成しかつ取り囲む配置は、以前公知の配置
の場合より溶接焦点に実質的に近く配設されることがで
き、そのためこの光学系の応用の場合には、ガス流カー
テンと光学系との間に、より大きい保護距離が生じるこ
とができる。
この配置では、音の強さのかなりの減少が記録され、そ
のことは、電流の乱流−雑音を生じる原因であるーの領
域は、流れの覆によって取り囲まれ、この流れの覆は、
はぼ層状パターンで流れ、がつインジェクタ環から生じ
、かつ配置のインジェクタ作用によって始動され、かつ
ガス排気ラインを介してガス流とともに運び去られると
いう事実のためである。
公知の流れの法則に従って、ガス流の領域では、減じら
れた圧力が発生され、これはまた、レーザビームの通過
のために意図されている横方向アパーチャの領域で有効
となる。それによって大気および保護ガスが、横方向ア
パーチャを介して溶接領域の周囲から引き込まれる限り
、このことは不利である。実際、溶接領域に及ぼされる
このような影響は、以前公知の配置で観察される乱流の
影響より実質的に弱いというのが実状である。しかしな
がら、これも除去するのがしばしば好都合である。この
横方向アパーチャの領域の流れの通路の圧力は、大気圧
に合うようにされるので、このことが起こり得る。適当
な手段は、流れについてのエンジニアに公知である。た
とえば、空気は、成る程度の圧力でノズルを取り囲むイ
ンジェクタ環に供給されることができ、そのため横方向
アパーチャの領域にノズル流のインジェクタ作用によっ
て発生される減じられた圧力は、正確に補償される。よ
り簡単な、かつそれゆえに一般に好ましい手段は、流れ
の通路の方向から偏向しているノズル流の方向が、レー
ザビーム出口アパーチャの方へ向けられるコンポーネン
トを有するというこ41キウキは、流れの通路の方向か
らのノズル方向の偏位の大きさを適当に決めて、さもな
ければレーザビーム出口アパーチャで生じる圧力差を補
償することができる。
便宜上、流れの通路は、レーザビームを案内する対物管
の端部一対物側に配設される。この発明によって、溶接
位置に非常に近接し、それに関連されているにもかかわ
らず、このことは可能であり、かつ光学系からのガス流
カーテンの距離が最大であるという利点がある。
都合の良い実施例を長手方向部で図解する図面に関連し
て、この発明を以下でより詳細に説明する。管1,2お
よび3は、光学系の部分、特に2つの鏡4,5、および
保護円板6を囲む。管3は、レーザビームのための出口
チャンネルを形成し、この出口チャンネルは、出口アパ
ーチャフの方ヘテーバをつける。溶接されるべき加工品
は、8の焦点で示される。
もちろん、表わした光学系の例はまた、たとえば鏡なし
に、かつ/またはレンズを有する保護円板6なしに、異
なって設計されることができる。
管3は、対物側の出口アパーチャフにできるだけ近接し
て、管9と交差し、その軸は、管と共通のフレームに位
置決めされる。それは、流れの通路を形成し、そこでガ
ス流カーテンは、この発明に従って形成される。この目
的のために、管9の右側の部分に、上から斜めにノズル
10が取入れられ、ノズル10は、覆(エンベローリガ
ス流を与えるのに役立つ環状間隙によって、管9内で取
り囲まれる。左側では、管9は、受入アパーチャ12、
および破線で示されるノズル流14のためのガス排気ラ
インを形成し、かつその幅は、図面の平面を横切る方向
で、レーザビームが通過するために管9に形成される横
方向アパーチャ全体が、それによって、出口アパーチャ
フの上の方で適量されるような大きさであるように与え
られなければならない。溶接位置8から投げ上げられ光
学系を危険にさらす粒子は、流領域14を横切り、かつ
したがって、流14と光学系(円板6)との間にあるか
なりの距離にわたって十分横方向に偏向されるほど強い
横方向のインパルスを受け、無害となる。
管9の電流14のインジェクタ作用によって始動される
ガス流は、実質的に層状の流れでノズル流14を囲み、
かつその結果後者の雑音発生を減衰する。
さらに、また混入されるこのガス貫流によって上向きに
移動する粒子に加わるインパルスは、もちろん保護効果
に寄与する。
配置のインジェクタ作用によって発生される減じられた
圧力は、流14が、出口アパーチャフの方へ向けられる
方向コンポーネント(ノズル流の流の中心と管9の軸と
の間の角偏位)を有するので、出口アパーチャフの領域
で補償される。このコンポーネントに関連の動圧のコン
ポーネントは、低減された静圧に反動する。それによっ
て、出口アパーチャフの周囲、および溶接領域の周囲か
らの大気の流入は、抑制されまたは遮断され、それによ
って溶接位置を取り囲む大気に及ぼす反動的な影響も除
去される。
この大気は、一般に保護ガスであり、この保護ガスは、
たとえば保護ガスノズル15を介して溶接位置に供給さ
れる。
この配置は、非常に効果的であることがわかり、かつ上
で既に述べた原因だけでなく、比較的小さい流の断面積
の状態の下で、高いガス速度がインジエリタ覆9内で達
成されるという事実が、これに寄与している。
管9およびノズル10に供給される空気は、濾過される
ことができる。
実際の実施例では、電流の長手方向と、15゜と40°
との間の、便宜上はぼ30°の管9の長手方向との間の
角度は、良い結果を与えている。
この場合、6バールのノズル管のガス圧力、および0.
6バールのガス排気ラインの静圧で、レーザビーム出口
アパーチャフにおいて圧力が補償された。この配置で、
ノズル10は、平坦なノズルとして、かつレーザビーム
出口領域全体を覆うように構成された。ノズル出口の横
断面の大きさと受入アパーチャの断面の大きさとの間の
適当な比は、この場合、拡大されたノズル流が全体とし
て受けられなければならない状態に基づき、1:10の
大きさのオーダであることがわかった。受入アパーチャ
はまた、特にノズルを取り囲むインジェクタ環の大きさ
に鑑み、もちろん、より大きく構成されることができる
125mmの焦点長さ、および20mmのアパーチャ、
ならびに45mmの大きさのオーダの焦点からノズルの
距離を冑する光学系の応用の場合、多数の溶接動作の後
でさえ、そのような配置で、埃のない光学システムを維
持するのが可能であることがわかった。
代わりの実施例では、実際のスクリーニング流14を囲
む連続する流れのパターンが、対応する雑音の減衰とと
もに、達成されるなら、管9によって形成されるインジ
ェクタ環11は、受入アパーチャ12およびガス排気ラ
イン3と整列する必要はない。同様に、出口アパーチャ
フの領域での圧力の補償はまた、ノズル1oを斜めに位
置決めする以外の手段、たとえば適当なファンによって
インジェクタ環に適当な過剰圧力を重ね合わせることに
よって、またはガス排気ライン13での流れに抵抗する
ことによって起こることができる。
説明した例に関連して、汚されている光学系を参照する
と、この発明は、窓6に言及しており、この発明は、そ
のような不必要な窓によってより敏感な鏡およびレンズ
をしばしば保護するので、他の実施例では、窓6は適当
なレンズによって置き換えられることができる。
び5は鏡、6は保護円板、7は出口アパーチャ、8は焦
点、10はノズル、11は環状間隙、12は受入アパー
チャ、13はガス排気ライン、14はノズル流、15は
保護ガスノズルである。
特許出願人 ロフィン−シナール・ラゼル・ゲゼルシャ
フト・ミツトΦベシュレンク テルψハフッング

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光学系と、光学系に向かう方向に動く粒子の偏向
    のためのビーム焦点との間に、横ぎる方向に延びるガス
    流を発生させるノズルを有するレーザ溶接装置であって
    、ガス排気ラインの受入アパーチャは、ノズルと反対側
    に配設され、ノズル(10)は、インジェクタ覆(11
    )内に配設されることを特徴とする、レーザ溶接装置。
  2. (2)インジェクタ覆(11)およびガス排気ライン(
    13)は、レーザビームのための横方向アパーチャ(7
    )を示す、実質的に連続する流れの通路を形成すること
    を特徴とする、特許請求の範囲第1項記載のレーザ溶接
    装置。
  3. (3)圧力補償の配置は、レーザビーム出口アパーチャ
    (7)の流れの通路(11,12,13)での圧力を大
    気圧に合わせるために設けられることを特徴とする、特
    許請求の範囲第1項または第2項記載のレーザ溶接装置
  4. (4)流れの通路(11,12,13)の方向から偏位
    している、ノズル(10)の流れの方向は、レーザビー
    ム出口アパーチャ(7)の方へ向けられるコンポーネン
    トを有することを特徴とする、特許請求の範囲第3項記
    載のレーザ溶接装置。
  5. (5)流れの通路(11,12,13)は、対物管(3
    )の端部−対物側に配設されることを特徴とする、特許
    請求の範囲第1項ないし第4項のいずれかに記載のレー
    ザ溶接装置。
JP61083207A 1985-04-16 1986-04-09 レーザ溶接装置 Pending JPS61238486A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE19853513501 DE3513501A1 (de) 1985-04-16 1985-04-16 Laserschweissgeraet
DE3513501.8 1985-04-16

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Publication Number Publication Date
JPS61238486A true JPS61238486A (ja) 1986-10-23

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ID=6268092

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JP61083207A Pending JPS61238486A (ja) 1985-04-16 1986-04-09 レーザ溶接装置

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EP (1) EP0199095B1 (ja)
JP (1) JPS61238486A (ja)
DE (2) DE3513501A1 (ja)

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