JPS6293092A - レ−ザ溶接装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば熱交換器の管と管板とのシール溶接等に
適用されるレーザ溶接装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば熱交換器の管と管板とを溶接する場合、従来は第
６図に示すよう々レーザ溶接装置が用いられている。？
′ｇ６図において、図示しないレーザ光源から照射され
たレーザビーム１は４枚のミラー２，３，４．５で順次
９０°ずつ方向が変わるように反射して中心軸Ｃから所
定距離偏心する。この偏心されたレーザビームは集光レ
ンズ６によシ管７と管板８との境界の溶接位置に集光さ
れる。この状態で前記ミラー２，３゜４．５及び集光レ
ンズ６を固定し、これらを中心軸Ｃを中心として回転さ
せることにより、管７と管板８とのシール溶接を行なう
。

〔発明が解決すべき問題点〕

しかし、上述した従来のレーザ溶接装置では、ミラーを
４枚も用いているため、角度等の調整が困難であり、し
かも機械的な振動によりミラー角度等がくるい易い。

また、光学系が４枚のミラーと１枚の集光レンズとから
構成されており、中心軸の周シで回転する範囲が広いた
め、光学系の冷却機構が大きくなり、しかも効率よく冷
却することが困難である。

更に、光学系が大きく、冷却機構及び回転機構を含める
とかなシ重量が重くなることに伴い、溶接位置決め装置
等の周辺機器も大型化する。

本発明は上記欠点を解消するためになされたものであシ
、光学系を簡素化して調整を容易にし、耐振性を向上さ
せるとともに、冷却機構、回転機構及びその他の周辺機
器、更には装置全体の小型化、軽量化を図ることを目的
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のレーザ溶接装置は、相対的にスライドさせるこ
とにより、レーザ光源から照射されるレーザビームの中
心軸からの偏心距離を設定する１組のプリズムと、偏心
したレーザビームを溶接立置に集光する集光レンズと、
前記１組のプリズム及び集光レンズを中心軸を中心とし
て回転させる回転機構とを具備したことを特徴とするも
のである。

〔作用〕

上述したような構成のレーザ溶接装置によれば、光学系
として従来の４枚のミラーの代わりに１組のプリズムを
用いているので、調整が容易で、機械的振動に対しても
強い。また、光学系が簡素化されたことに伴い、冷却機
構、回転機構及びその池の周辺機器、更には装置全体の
小型化、軽量化が達成できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、図示しないレーザ光源から照射された
レーザビーム１ノは組をなす第１のど碌ん　　。

３角プリズムＩ２及び第２の３角１３を通過して中心軸
Ｃから所定距離偏心する。例えば、まずレーザビーム１
１は第１の３角プリズムＺ２に入射角４５°で入射され
て屈折する。次に、第１の３角プリズム１２の出射角及
び第２の３角プリズム１３の入射角は０°であるため、
第１の３角プリズム１２と第２の３角プリズム１３との
界面ではレーザビームは屈折せず直進する。

更に、レーザビームは屈折されて第２の３角プリズムＩ
３を出射角４５°で出射する。

このようにして第１の３角プリズム１２に入射されるレ
ーザビームと第２の３角プリズムＩ３から出射されるレ
ーザビームとは平行とな役、第２の３角プリズム１３か
ら出射されるレーザビームは中心軸Ｃから所定距離偏心
する。

この偏心されたレーザビームは集光レンズ１４により管
１５と管板１６との境界の溶接立置に集光される。この
状態で組をなす第１及び第２の３角プリズム１２．１３
及び集光レンズ１４を固定し、これらを中心軸Ｃを中心
として図示しない回転機構で回転させることにより、管
１５と管板Ｉ６とのシール溶接を行なう。

前記第１及び第２の３角プリズム１２　、１３゜の形状
は例えば第４図に示すようなものである。

ここで、プリズムの材質をＺｎ５ｅ　　とすると、波長
１０．６μｍのＣＯ□レーザビームに対する屈折率は２
．４０である。この３角プリズム１２へのレーザビーム
の入射角を上述したように４５°とすると、プリズムの
レーザビーム入射面の放線とプリズム内で屈折したレー
ザビームとのなす角θ２はスネルの法則から ｓ１ｎθ、　＝　（１，０／２．４０　）　ｓｉｎ　４
５゜で与えられ、θ２＝１７．１４°となる。レーザビ
ームの出射角はＯｏであることから、プリズムの頂角θ
１　も１７．１４°となる。

また、第５図に示すように第１の３角プリズムｚ２と第
２の３角プリズム１３とは相似形であり、第１の３角プ
リズムＺ２を固定し、第２の３角プリズム１３を両者の
界面（接触面）に沿ってスライドさせることによりレー
ザビームの偏心量を任意に設定することができる。

例えば、第２図に示すように第１の３角プリズムＩ２に
対して第２の３角プリズム１３をスライドさせることに
より、レーザビームの偏心量を第１図の場合よりも少な
くすることができる。このようにして任意の径を有する
管１５と管板１６との溶接を容易に行なうことができる
。

以上のようにして溶接が行なわれることから、第１の３
角プリズム１２はレーザビーム径に応じて大きさが決定
され、例えばレーザビーム径が３０朋の場合、そのレー
ザビーム入射面の長さは少なくとも４５正は必要である
。また、第２の３角プリズムＩ３の大きさは必要なレー
ザビーム偏心量の最大値に応じて決定される。

なお、レーザビームの偏心量を第１の３角プリズム１２
に対して第２の３角プリズム１３を接触面に沿ってスラ
イドさせることにより得られる偏心量よりも更に大きく
したい場合には、へ）３図に示すように第２の３角プリ
ズム１３をレーザビームの入射角が０°になるように推
持しながら第１の３角プリズム１２から離してスライド
（平行移動）させればよい。この場合、第１の３角プリ
ズム１２と第２の３角プリズム１３とは同一の大きさと
してもよい。

以上のような構成のレーザ溶接装置によれば、光学系に
１組の３角プリズム１２．１３を用へこれらを相対的に
スライドさせるだけでレーザビームの偏心量を任意に設
定することができるので、従来の４枚のミラーを用いて
いる装置と比較して、光軸合せ等の調整が容易となり、
しかも機械的振動に対しても強い。

また、１組の３角プリズムＺ２，１３及び集光レンズ１
４が中心軸Ｃの周りで回転する範囲は従来よシも挟込た
め、光学系の冷却機構が小さくなり、しかも効率よく冷
却することができる。

更に、光学系、冷却機構等の小型化、軽量化に伴い、周
辺機器も小型化、軽量化でき、ひいては装置全体を簡素
化することができる。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明のレーザ溶接装置によれば、調
整が容易となり、耐振性を向上できるとともに装置全体
の簡素化が達成できる等顕著々効果を奏するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるレーザ溶接装置の使用
状態を示す構成図、第２図は同装置の他の使用状態を示
す構成図、第３図は同装置の更に他の使用状態を示す構
成図、第４図は同装置に用いられる３角プリズムの形状
を示す説明図、第５図は同装置に用いられる１組の３角
プリズムを組合せた状態を示す説明図、第６図は従来の
レーザ溶接装録の使用状態を示す構成図である。 １１・・・レーザビーム、１２・・・第１の３角プリズ
ム、１３・・第２の３角プリズム、１４・・・集光・レ
ンズ、１５・・・管、Ｉ６・・・管板。 出願人復代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦□ 第１図 Ｉ 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 相対的にスライドさせることにより、レーザ光源から照
   射されるレーザビームの中心軸からの偏心距離を設定す
   る１組のプリズムと、偏心したレーザビームを溶接位置
   に集光する集光レンズと、前記１組のプリズム及び集光
   レンズを中心軸を中心として回転させる回転機構とを具
   備したことを特徴とするレーザ溶接装置。