JP2001269788A - Nozzle for laser beam welding - Google Patents
Nozzle for laser beam weldingInfo
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- 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
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
- B23K26/1476—Features inside the nozzle for feeding the fluid stream through the nozzle
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ溶接に用い
られるガスノズルに係わり、さらに詳しくは加工点であ
る溶接部から飛散するスパッタの飛来軌跡を変化させる
ことによって、スパッタが集光レンズ、あるいは保護ガ
ラスへに付着するのを防止することができるレーザ溶接
用ノズルに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas nozzle used for laser welding, and more particularly, to a condensing lens for protecting a sputter from a welding portion, which is a processing point, by changing the trajectory of the spatter. The present invention relates to a laser welding nozzle capable of preventing adhesion to glass.
【０００２】[0002]
【発明が解決しようとする課題】レーザ溶接において、
溶接用加工ヘッドに備えた集光レンズを溶融金属部から
飛散するスパッタから保護し、レンズの汚染を防止する
試みとして、特開平９−１３７２号公報には、加工ヘッ
ドのハウジングの内側全域をエアカーテン状に横断する
シールドガスを吹込むスリット状の吹込孔を設けると共
に、この吹込孔に相対する側にシールドガスの排出孔を
設け、吹込孔から多量のシールドガスを吹込むことによ
って得られるカーテン状の高速気流により、加工点で発
生し、集光レンズに向かって飛来するスパッタの軌跡を
変化させるようにした溶接用加工ヘッドが提案されてい
る。SUMMARY OF THE INVENTION In laser welding,
As an attempt to protect the condenser lens provided in the welding processing head from spatters scattered from the molten metal portion and prevent the lens from being contaminated, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-1372 discloses air in the entire area of the housing of the processing head. A curtain obtained by providing a slit-shaped blowing hole for blowing a shielding gas crossing in a curtain shape, and providing a shielding gas discharge hole on a side opposite to the blowing hole, and blowing a large amount of shielding gas from the blowing hole. A welding processing head has been proposed in which a locus of spatter generated at a processing point by a high-speed air flow and flying toward a condenser lens is changed.
【０００３】しかしながら、上記公報に記載された溶接
用加工ヘッドにおいては、スパッタの飛来軌跡を変化さ
せているのがエアカーテンの発生ポイント、すなわち吹
込孔のみであることから、必ずしも十分な軌跡変化が生
じるとは限らず、軌跡変化が不十分な場合にはスパッタ
が集光レンズにまで到達してレンズを汚染することがあ
る。また、軌跡変化が十分な場合でもハウジングの内壁
で跳ね返ったスパッタが集光レンズに付着する可能性が
あった。However, in the welding head described in the above-mentioned publication, only the point where the air curtain is generated, that is, the blowing hole, changes the trajectory of the spatter. This does not always occur, and if the locus change is insufficient, the spatter may reach the condenser lens and contaminate the lens. Further, even when the locus change is sufficient, there is a possibility that spatters rebounding from the inner wall of the housing adhere to the condenser lens.
【０００４】本発明者は、このような現状に鑑み、先
に、特願平１０−３５１０１２号において、集光レンズ
と加工点の間にガス旋回槽を設けると共に、このガス旋
回槽内にその中心からオフセットした位置からシールド
ガスを吹き込み、旋回槽内にレーザ光を横切るガスの旋
回流を生じさせることによって、スパッタの飛来軌跡を
大きく変えることのできるレーザ溶接用ノズルを提案し
ている。In view of such a situation, the inventor of the present invention has previously disclosed in Japanese Patent Application No. 10-35012 a gas swirl tank provided between a condenser lens and a processing point, and the gas swirl tank was provided in the gas swirl tank. We have proposed a laser welding nozzle that can significantly change the trajectory of the sputter by blowing a shielding gas from a position offset from the center to generate a swirling flow of the gas across the laser beam in the swirling tank.
【０００５】しかしながら、上記レーザ溶接用ノズルに
おいては、極めて優れたスパッタの付着防止効果を備え
てはいるものの、スパッタの軌跡を変化させる気流を作
り出すために旋回槽へ供給したガスをすべてセンターガ
スノズルから吐出させる構造となっており、ガス消費量
が多くなりがちであることから、ガス消費量を少なくし
てコストを削減する要望があり、このような要望に答え
ることが上記レーザ溶接用ノズルにおける新たな課題と
なっていた。[0005] However, although the above laser welding nozzle has an extremely excellent effect of preventing spatter from adhering, all the gas supplied to the swirl tank in order to generate an air flow that changes the locus of spatter is supplied from the center gas nozzle. Since the structure is to discharge and the gas consumption tends to increase, there is a demand to reduce the gas consumption and reduce the cost. Was a major challenge.
【０００６】[0006]
【発明の目的】本発明は、従来のレーザ溶接用ノズルに
おける上記課題に着目してなされたものであって、加工
点から飛来するスパッタの軌跡を大きく変化させること
ができ、集光レンズあるいは保護ガラスへのスパッタの
付着を効果的に阻止することができると共に、ガス消費
量を減少させることができ、溶接コストを大幅に削減す
ることのできるレーザ溶接用ノズルを提供することを目
的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the conventional laser welding nozzle, and can greatly change the trajectory of spatters flying from a processing point. An object of the present invention is to provide a laser welding nozzle capable of effectively preventing spatter from adhering to glass, reducing gas consumption, and greatly reducing welding cost.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
るレーザ溶接用ノズルは、集光レンズと加工点の間に、
レーザ光の中心からオフセットした位置を中心として配
設された略円筒状のガス旋回槽と、該ガス旋回槽の底部
にレーザ光と同軸に配設されたセンターガスノズルを備
え、前記ガス旋回槽にはシールドガスの戻り口と共に、
ガス旋回槽の中心からオフセットした位置にシールドガ
スの吹出口が設けてあり、当該吹出口と前記戻り口とを
結ぶガス循環路を備えている構成としたことを特徴とし
ており、レーザ溶接用ノズルにおけるこのような構成を
前述した従来の課題を解決するための手段としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a laser welding nozzle which is provided between a condenser lens and a processing point.
A substantially cylindrical gas swirl tank arranged around a position offset from the center of the laser light, and a center gas nozzle arranged coaxially with the laser light at the bottom of the gas swirl tank. Together with the return of the shielding gas
A nozzle for shielding gas is provided at a position offset from the center of the gas swirling tank, and a gas circulation path connecting the outlet and the return port is provided. Is a means for solving the above-mentioned conventional problem.
【０００８】本発明に係わるレーザ溶接用ノズル実施の
一形態として請求項２に係わるノズルにおいては、前記
ガス循環路の経路中にコンプレッサホイールを備えてい
る構成とし、同じく実施の形態として請求項３に係わる
レーザ溶接用ノズルにおいては、ガス旋回槽の内部に螺
旋状の整流板を備えている構成とし、請求項４に係わる
レーザ溶接用ノズルにおいては、ガス循環路もしくはガ
ス旋回槽にガスの補給路を備えている構成とし、さら
に、請求項５に係わるレーザ溶接用ノズルにおいては、
前記補給路がガス流量の異なる２系統の流路を備えてい
る構成としたことを特徴としている。[0008] As one embodiment of the nozzle for laser welding according to the present invention, the nozzle according to claim 2 has a structure in which a compressor wheel is provided in the path of the gas circulation path. In the laser welding nozzle according to the first aspect, a spiral rectifying plate is provided inside the gas swirl tank, and in the laser welding nozzle according to the fourth aspect, gas is supplied to the gas circulation path or the gas swirl tank. And the laser welding nozzle according to claim 5,
The supply path is provided with two flow paths having different gas flow rates.
【０００９】[0009]
【発明の作用】本発明の請求項１に係わるレーザ溶接用
ノズルにおいては、レーザ光の中心からオフセットした
位置を中心とする略円筒状のガス旋回槽を備えると共
に、ガス旋回槽の底部にレーザ光と同軸に配設されたセ
ンターガスノズルを備えており、このガス旋回槽の中心
からオフセットした位置にシールドガスの吹出口が設け
てあるので、吹出口からガス旋回槽中に送給されたシー
ルドガスは、旋回槽内壁に沿って方向を変え、レーザ光
を横切るスパイラル状の旋回流となってセンターガスノ
ズルの出口から加工点に向かって吐出されることにな
る。したがって、加工点である溶接部から飛散したスパ
ッタが、センターガスノズル内を通って、当該ガスノズ
ルの出口から吐出されるシールドガス流に抗してガス旋
回槽内に飛来したとしても、旋回槽中を流れるシールド
ガスの旋回流によって集光レンズ方向に直交する方向の
力を連続的に受けることになるので、スパッタの飛来軌
跡が大きく変化し、たとえ当該ノズルのハウジング内壁
で跳ね返ったとしても集光レンズ、あるいは集光レンズ
前面に配設された保護ガラスに到達することはない。そ
して、ガス旋回槽にはガスの戻り口が設けてあると共
に、この戻り口とガスの吹出口とを結ぶガス循環路をさ
らに備えているので、シールドガスがガス循環路を循環
して旋回槽内に戻ってくることから、シールドガスの消
費量が少なくなって、溶接コストが削減されることにな
る。The laser welding nozzle according to the first aspect of the present invention has a substantially cylindrical gas swirl tank centered on a position offset from the center of the laser beam, and has a laser swirl at the bottom of the gas swirl tank. It is equipped with a center gas nozzle arranged coaxially with light, and a shield gas outlet is provided at a position offset from the center of this gas swirl tank. The gas changes its direction along the inner wall of the swirling tank, and becomes a spiral swirling flow crossing the laser beam, and is discharged from the outlet of the center gas nozzle toward the processing point. Therefore, even if the spatter scattered from the welded portion, which is a processing point, passes through the center gas nozzle and flies into the gas swirl tank against the shield gas flow discharged from the outlet of the gas nozzle, the spatter in the swirl tank does not pass through. Since the force in the direction orthogonal to the condenser lens direction is continuously received by the swirling flow of the flowing shielding gas, the flying trajectory of the spatter changes greatly, and even if the spatter bounces off the inner wall of the housing of the nozzle, the condenser lens Or the protection glass disposed on the front surface of the condenser lens. The gas swirl tank has a gas return port, and further includes a gas circulation path connecting the return port and the gas outlet, so that the shielding gas circulates through the gas circulation path and the swirl tank. Because of this, the consumption of the shielding gas is reduced and the welding cost is reduced.
【００１０】本発明に係わるレーザ溶接用ノズルの実施
の形態として請求項２に係わる溶接用ノズルにおいて
は、戻り口とガスの吹出口とを結ぶガス循環路の経路中
にコンプレッサホイールを備えていることから、循環路
内のガス流がコンプレッサホイールにより加速されて吹
出口からガス旋回槽内に吹き出され、高速の旋回流とな
るので、スパッタの飛来軌跡が確実に変化することにな
る。また、請求項３に係わるレーザ溶接用ノズルにおい
ては、ガス旋回槽内に螺旋状整流板を備えているので、
レーザ光を横切るガスの流れが良好に維持され、スパッ
タの飛来軌跡の変化が大きく、より確実なものとなる。[0010] As a preferred embodiment of the laser welding nozzle according to the present invention, in the welding nozzle according to the second aspect, a compressor wheel is provided in a gas circulation path connecting a return port and a gas outlet. Therefore, the gas flow in the circulation path is accelerated by the compressor wheel and is blown out from the outlet into the gas swirl tank, resulting in a high-speed swirl flow, so that the flying trajectory of the spatter is surely changed. Further, in the laser welding nozzle according to claim 3, since the spiral rectifying plate is provided in the gas swirl tank,
The flow of the gas across the laser beam is maintained well, and the variation in the trajectory of the sputter is large, which is more reliable.
【００１１】また、請求項４に係わるレーザ溶接用ノズ
ルにおいては、ガス循環路あるいはガス旋回槽にガスの
補給路を備えているので、加工点への供給ガス量が十分
なものとなり、請求項５に係わるレーザ溶接用ノズルに
おいては、ガスの補給路が流量の異なる２系統の流路を
備えているので、溶接時（流量大）と待機時（流量小）
とでガス流量を切換えるに際して、ガス旋回槽および循
環路の系を常に正圧とすることにより、ガスの雰囲気が
常に一定なものとなる。Further, in the laser welding nozzle according to the fourth aspect, since the gas circulation path or the gas swirl tank is provided with a gas supply path, the amount of gas supplied to the processing point is sufficient. In the laser welding nozzle according to No. 5, since the gas supply path is provided with two flow paths having different flow rates, the welding time (large flow rate) and the standby time (small flow rate)
When the gas flow rate is switched between (1) and (2), the system of the gas swirling tank and the circulation path is always kept at a positive pressure, so that the gas atmosphere is always constant.
【００１２】[0012]
【発明の効果】本発明の請求項１に係わるレーザ溶接用
ノズルは、上記構成、とくにガス旋回槽を備え、旋回槽
内にガスの旋回流が生じるようになっているので、スパ
ッタの飛来軌跡を大きく変化させて、集光レンズや保護
ガラスへの付着を効果的に防止することができると共
に、ガス旋回槽に設けたガスの吹出口と戻り口とを連結
するガス循環路を備えているので、ガスの戻り口から回
収したガスをガス循環路内を循環させてガス旋回槽内に
再度供給することができ、シールドガスの消費量を大幅
に削減することができるという極めて優れた効果をもた
らすものである。The laser welding nozzle according to the first aspect of the present invention has the above-described structure, particularly, a gas swirl tank, and a swirl flow of gas is generated in the swirl tank. Is greatly changed to effectively prevent adhesion to the condenser lens and the protective glass, and has a gas circulation path connecting the gas outlet and the return port provided in the gas swirl tank. Therefore, the gas recovered from the gas return port can be circulated in the gas circulation path and re-supplied into the gas swirl tank, and the extremely excellent effect that the consumption of the shielding gas can be greatly reduced can be obtained. To bring.
【００１３】また、本発明に係わるレーザ溶接用ノズル
の実施形態として、ガス循環路の経路内にコンプレッサ
ホイールを備えた請求項２に係わるノズルにおいては、
ガス循環路内のガスを加速して旋回槽内に高速のガス旋
回流を生じさせることができ、スパッタの飛来軌跡を確
実に変化させることができ、ガス旋回槽内に螺旋状の整
流板を備えた請求項３に係わるノズルにおいては、レー
ザ光を横切るガスの流れの状態を着実に維持することが
でき、スパッタの飛来軌跡をより大きく変えることがで
き、ガス循環路またはガス旋回槽にガスの補給路を備え
た請求項４に係わるレーザ溶接用ノズルにおいては、供
給ガス量を調整して加工点に必要なガスを十分に供給す
ることができ、ガスの補給路にガス流量の異なる２系統
の流路を備えた請求項５に係わるレーザ溶接用ノズルに
おいては、溶接時と待機時とでガス流量の切換えができ
ると共に、ガス旋回槽および循環路の系を常に正圧とす
ることにより、ガスの雰囲気を一定に保持することがで
きるというさらに優れた効果がもたらされる。According to another embodiment of the nozzle for laser welding according to the present invention, the nozzle according to the second aspect is provided with a compressor wheel in a gas circulation path.
The gas in the gas circulation path can be accelerated to generate a high-speed gas swirl flow in the swirl tank, and the flying trajectory of spatter can be reliably changed. In the nozzle according to the third aspect, the state of the gas flow across the laser beam can be steadily maintained, the flying trajectory of the sputter can be changed more greatly, and the gas circulation path or the gas swirl tank is provided with the gas. In the laser welding nozzle according to the fourth aspect, the supply gas amount can be adjusted to sufficiently supply a necessary gas to the processing point, and the gas supply path has a different gas flow rate. In the laser welding nozzle according to claim 5 having a system flow path, the gas flow rate can be switched between welding and standby, and the system of the gas swirling tank and the circulation path is always kept at a positive pressure. , Mo Further results in excellent effect of being able to hold the atmosphere constant.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて、さらに具体
的に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the drawings.
【００１５】実施例１ 図１（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施例に係わる
レーザ溶接用ノズルの構造を示すものであって、図１
（ａ）は当該レーザ溶接用ノズルの平面図、図１（ｂ）
はその縦断面図である。 Embodiment 1 FIGS. 1A and 1B show the structure of a laser welding nozzle according to an embodiment of the present invention.
(A) is a plan view of the laser welding nozzle, and FIG.
Is a longitudinal sectional view thereof.
【００１６】図に示すレーザ溶接用ノズル１は、集光レ
ンズ２およびその前面に位置する保護ガラス３の図中直
下位置に装着されたガス旋回槽４と、このガス旋回槽４
の底面に取付けられたセンターガスノズル５から主に構
成され、センターガスノズル５は、漏斗状をなし、集光
レンズ２によって加工点Ｗに集光されるレーザ光Ｌと同
軸となるように配設されている。A laser welding nozzle 1 shown in FIG. 1 includes a condensing lens 2 and a gas swirling tank 4 mounted directly below a protective glass 3 located in front of the condensing lens 2.
The center gas nozzle 5 has a funnel shape, and is disposed so as to be coaxial with the laser beam L focused on the processing point W by the focusing lens 2. ing.
【００１７】ガス旋回槽４は、図中の上方側にやや開い
たバケット形の中空円筒状をなし、その中心Ｃを加工点
Ｗ、すなわちレーザ光Ｌの中心から所定距離ｄだけオフ
セットされた位置に備えている。なお、このガス旋回槽
４の中心Ｃのレーザ光Ｌからのオフセット距離ｄは、集
光レンズ２および保護ガラス３の半径より僅かに大きな
寸法に設定してある。The gas swirl tank 4 has a bucket-shaped hollow cylindrical shape slightly opened upward in the figure, and its center C is offset by a predetermined distance d from the processing point W, that is, the center of the laser beam L. In preparation. The offset distance d of the center C of the gas swirling tank 4 from the laser beam L is set to be slightly larger than the radii of the condenser lens 2 and the protective glass 3.
【００１８】そして、ガス旋回槽４には中心Ｃから前記
オフセット距離ｄにほぼ等しい距離だけ離れた外周上に
シールドガスの供給ノズル６を備えており、シールドガ
スをガス旋回槽４内に開口する吹出口６ａからほぼ水平
に噴出するようになっている。The gas swirl tank 4 is provided with a shield gas supply nozzle 6 on the outer periphery thereof, which is substantially equal to the offset distance d from the center C, and opens the shield gas into the gas swirl tank 4. The air is spouted almost horizontally from the air outlet 6a.
【００１９】ガス旋回槽４の内部には、螺旋状をなす整
流板７が設けてあり、当該整流板７のレーザ光Ｌの光路
に相当する４か所には通し孔７ａないし７ｄが形成され
ている。さらに、ガス旋回槽４の下方側位置には、吹出
口６ａから吐出され、旋回槽４内を整流板７に沿って流
れてきたガスを回収するための排気ノズル８が設けてあ
り、ガスの戻し口８ａが旋回槽４内に開口している。A spiral rectifying plate 7 is provided inside the gas swirl tank 4, and through holes 7 a to 7 d are formed at four positions of the rectifying plate 7 corresponding to the optical path of the laser beam L. ing. Further, an exhaust nozzle 8 is provided below the gas swirl tank 4 for collecting gas discharged from the outlet 6a and flowing along the flow straightening plate 7 in the swirl tank 4. The return port 8 a is open in the swirl tank 4.
【００２０】そして、ガス旋回槽４の底面には、漏斗形
状のセンターガスノズル５がレーザ光Ｌと同軸となるよ
うに配設されていて、供給ノズル６を経て吹出口６ａか
ら旋回槽４内に供給されたシールドガスを加工点Ｗに向
けて吐出するようになっている。A funnel-shaped center gas nozzle 5 is provided on the bottom surface of the gas swirling tank 4 so as to be coaxial with the laser beam L. The supplied shield gas is discharged toward the processing point W.
【００２１】レーザ溶接用ノズル１の前記吹出口６ａお
よび戻し口８ａには、図２（ａ）に示すように、外部の
ガス循環路１０に接続され、この循環路１０を介してシ
ールドガスがガス旋回槽４内に供給されるようになって
いる。The outlet 6a and the return port 8a of the laser welding nozzle 1 are connected to an external gas circulation path 10 as shown in FIG. The gas is supplied into the gas swirling tank 4.
【００２２】ガス循環路１０の経路には、フィルタ１１
と、電動モータ１２ａによって回転駆動されるコンプレ
ッサホイール１２ｂを備えたコンプレッサ１２が配設さ
れていると共に、第１流路１４と第２流路１５からなる
ガスの補給路１３に接続されている。The gas circulation path 10 includes a filter 11
And a compressor 12 provided with a compressor wheel 12b rotated by an electric motor 12a, and connected to a gas supply path 13 including a first flow path 14 and a second flow path 15.
【００２３】ガス補給路１３の第１流路１４は、バルブ
１４ａおよび流量計１４ｂを備え、この実施例ではシー
ルドガスの流量を毎分０〜１５Ｌの範囲で調整できるよ
うになっている。一方、第２流路１５は、同様にバルブ
１５ａおよび流量計１５ｂを備え、シールドガスの流量
を毎分１５〜５０Ｌの範囲で調整できるようになってお
り、電磁バルブ１３ａの自動切換えによって、図３に示
すように、溶接時には第２流路１５を介して比較的大量
のシールドガスをガス循環路１０に補給し、溶接待機時
には第１流路１４を介して比較的小量のシールドガスを
循環路１０に補給することができる仕組となっている。The first flow path 14 of the gas supply path 13 includes a valve 14a and a flow meter 14b. In this embodiment, the flow rate of the shield gas can be adjusted within a range of 0 to 15 L / min. On the other hand, the second flow path 15 is similarly provided with a valve 15a and a flow meter 15b so that the flow rate of the shield gas can be adjusted within a range of 15 to 50 L / min. As shown in FIG. 3, a relatively large amount of shielding gas is supplied to the gas circulation path 10 through the second flow path 15 during welding, and a relatively small amount of shielding gas is supplied through the first flow path 14 during welding standby. It is a mechanism that can supply to the circulation path 10.
【００２４】なお、この実施例では、ガスの補給路１３
をガス循環路１０に接続した例を示したが、ガス旋回槽
４内に直接ガスを供給するようになすこともできる。ま
た、コンプレッサホイール１２ｂの駆動源として、上記
のような電動モータ１２ａに替えて、例えば、図２
（ｂ）に示すような圧縮エアＡの送給によって作動する
タービンホイール１２ｃを用いることも可能である。In this embodiment, the gas supply path 13
Although the example which connected to the gas circulation path 10 was shown, gas can be supplied directly into the gas swirl tank 4. As a drive source of the compressor wheel 12b, for example, instead of the above-described electric motor 12a, for example, FIG.
It is also possible to use a turbine wheel 12c that operates by feeding compressed air A as shown in FIG.
【００２５】このような構造のレーザ溶接用ノズル１に
おいて、ガス循環路１０中のガスは、コンプレッサホイ
ール１２ｂによって高圧となって、ガス供給ノズル６を
経て吹出口６ａからガス旋回槽４内に放出される。In the laser welding nozzle 1 having such a structure, the gas in the gas circulation path 10 is turned into a high pressure by the compressor wheel 12 b and is discharged from the outlet 6 a into the gas swirl tank 4 through the gas supply nozzle 6. Is done.
【００２６】吹出口６ａから噴出したガス流は、レーザ
光Ｌを横切ったのち、ガス旋回槽４の内壁に衝突し、内
壁に沿って方向を変えて旋回流となり、旋回槽４内の整
流板７により帯状の流れを維持しながらガスの戻り口８
ａに導かれる。このとき、旋回槽４内のガスの一部が、
補給路１３から補給されるガス流量に応じて溶接時には
大量に、待機時には少量だけ、センターガスノズル５の
出口５ａから吐出される。The gas flow ejected from the outlet 6a traverses the laser beam L, collides with the inner wall of the gas swirling tank 4, changes its direction along the inner wall, and turns into a swirling flow. Gas return port 8 while maintaining a belt-like flow by 7
a. At this time, part of the gas in the swirl tank 4
A large amount is discharged from the outlet 5a of the center gas nozzle 5 during welding and a small amount during standby according to the gas flow rate supplied from the supply path 13.
【００２７】したがって、加工点Ｗ、すなわち溶接部の
溶融プールから飛散したスパッタの多くは、センターガ
スノズル５から吐き出されるシールドガス流によってそ
の飛散方向が変えられ、センターガスノズル５およびガ
ス旋回槽４内への飛来が阻止されるが、一部のスパッタ
がセンターガスノズル５からのシールドガス流に逆らっ
て、ガス旋回槽４内に飛来したとしても、旋回槽４内を
整流板７に沿って流れるシールドガスの旋回流から略水
平方向の力を連続的に受けることになり、スパッタの飛
来軌跡が大きく変化するので、集光レンズ２や、その前
面に配設された保護ガラス３に到達することはない。ま
た、スパッタがセンターガスノズル５やガス旋回槽４の
内壁に衝突して跳ね返ったとしても、同様に略水平方向
の力を連続的に受けることになるので、集光レンズや保
護ガラスに付着するようなことはなく、保護ガラスの交
換回数を大幅に削減、あるいは交換の必要をなくするこ
とができる。また、保護ガラスを配置していない場合で
あっても、集光レンズの損傷をほぼ確実に防止すること
ができるようになる。Therefore, most of the spatter scattered from the processing point W, that is, the molten pool at the welded portion, has its scattering direction changed by the shield gas flow discharged from the center gas nozzle 5, and enters into the center gas nozzle 5 and the gas swirl tank 4. Is prevented, but even if some spatters fly into the gas swirl tank 4 against the shield gas flow from the center gas nozzle 5, the shield gas flowing along the rectifying plate 7 in the swirl tank 4 Since the force in the substantially horizontal direction is continuously received from the swirling flow, the flying trajectory of the spatter greatly changes, so that the light does not reach the condenser lens 2 or the protective glass 3 disposed on the front surface thereof. . Even if the spatter collides with the inner wall of the center gas nozzle 5 or the gas swirling tank 4 and rebounds, the spatter is similarly continuously applied in a substantially horizontal direction, so that the spatter adheres to the condenser lens and the protective glass. That is, the number of replacements of the protective glass can be greatly reduced, or the need for replacement can be eliminated. Further, even when the protective glass is not provided, damage to the condenser lens can be almost surely prevented.
【００２８】ガスの戻り口８ａから排気ノズル８を経て
ガス循環路１０に戻ったガスは、フィルタ１１によって
粉塵などの異物を除去されたのち、コンプレッサホイー
ル１２ｂによって加速され、ガス供給ノズル６の吹出口
６ａからガス旋回槽４内に再度放出されて再利用され
る。The gas returned from the gas return port 8a to the gas circulation path 10 via the exhaust nozzle 8 is subjected to removal of foreign matter such as dust by the filter 11, and then accelerated by the compressor wheel 12b to blow the gas from the gas supply nozzle 6. The gas is again discharged from the outlet 6a into the gas swirl tank 4 and reused.
【００２９】この実施例に係わるレーザ溶接用ノズル１
においては、旋回槽４内において、螺旋状の整流板７に
よってレーザ光を横切るガスの帯状の旋回流が確実に維
持されるので、スパッタの飛来軌跡をより確実に大きく
変えることができ、スパッタの付着防止効果をより一層
高めることができるばかりでなく、ガスを循環使用して
おり、加工ガスとして必要な分だけガスを補給すればよ
いので、ガスの消費量を低減でき、コスト削減が可能に
なると共に、ガスの補給路１３から供給されるガスの量
を２系統の流路１４，１５によって大小２段に切換える
ようにしていることから、溶接待機中にもガス供給を停
止することなく、少量のガスを供給し続けることによっ
て、循環系が負圧になることがなくなり、空気の混入を
防止してガス雰囲気を一定に保持することができる。Laser welding nozzle 1 according to this embodiment
In the above, in the swirl tank 4, the spiral swirling flow of the gas crossing the laser beam is reliably maintained by the spiral rectifying plate 7, so that the trajectory of the sputter can be changed more reliably and the spatter of the sputter can be changed. Not only can the anti-adhesion effect be further enhanced, but the gas is also circulated, and only the necessary amount of processing gas needs to be replenished, reducing gas consumption and reducing costs. In addition, since the amount of gas supplied from the gas supply path 13 is switched between large and small by the two flow paths 14 and 15, the gas supply is not stopped even during welding standby. By continuing to supply a small amount of gas, the circulating system does not become negative pressure, air can be prevented from being mixed, and the gas atmosphere can be kept constant.
【図１】（ａ） 本発明の一実施例に係わるレーザ溶接
用ノズルの構造を示す平面図である。 （ｂ） 図１（ａ）に示したレーザ溶接用ノズルの縦断
面図である。FIG. 1A is a plan view showing the structure of a laser welding nozzle according to one embodiment of the present invention. (B) FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the laser welding nozzle shown in FIG.
【図２】（ａ） 図１に示したレーザ溶接用ノズルへの
ガス供給経路を示す説明図である。 （ｂ） 電動式コンプレッサに置換可能なタービンホイ
ール式のコンプレッサを示す概略図である。FIG. 2A is an explanatory view showing a gas supply path to a laser welding nozzle shown in FIG. 1; (B) It is the schematic which shows the compressor of a turbine wheel type which can be replaced with an electric compressor.
【図３】図１に示したレーザ溶接用ノズルにおけるガス
補給の一例を示すタイムチャートである。FIG. 3 is a time chart showing an example of gas supply in the laser welding nozzle shown in FIG. 1;
１ レーザ溶接用ノズル ２ 集光レンズ ４ ガス旋回槽 ５ センターガスノズル ６ａ 吹出口 ７ 整流板 ８ａ 戻し口 １０ ガス循環路 １２ａ コンプレッサホイール １３ 補給路 １４ 第１流路 １５ 第２流路 Ｌ レーザ光 Ｗ 加工点 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser welding nozzle 2 Condensing lens 4 Gas swirl tank 5 Center gas nozzle 6a Outlet 7 Straightening plate 8a Return port 10 Gas circulation path 12a Compressor wheel 13 Supply path 14 First flow path 15 Second flow path L Laser beam W processing point
Claims (5)
中心からオフセットした位置を中心として配設された略
円筒状のガス旋回槽と、該ガス旋回槽の底部にレーザ光
と同軸に配設されたセンターガスノズルを備え、前記ガ
ス旋回槽にはシールドガスの戻り口と共に、ガス旋回槽
の中心からオフセットした位置にシールドガスの吹出口
が設けてあり、当該吹出口と前記戻り口とを結ぶガス循
環路を備えていることを特徴とするレーザ溶接用ノズ
ル。1. A substantially cylindrical gas swirl tank disposed between a condenser lens and a processing point with a center offset from the center of a laser beam, and a coaxial line with the laser light at the bottom of the gas swirl tank. The gas swirl tank is provided with a shield gas outlet at a position offset from the center of the gas swirl tank together with a return port for the shield gas. A nozzle for laser welding, comprising a gas circulation path connecting
ホイールを備えていることを特徴とする請求項１記載の
レーザ溶接用ノズル。2. The laser welding nozzle according to claim 1, wherein a compressor wheel is provided in a path of the gas circulation path.
えていることを特徴とする請求項１または請求項２記載
のレーザ溶接用ノズル。3. The laser welding nozzle according to claim 1, wherein a spiral current plate is provided inside the gas swirl tank.
補給路を備えていることを特徴とする請求項１ないし請
求項３のいずれかに２記載のレーザ溶接用ノズル。4. The laser welding nozzle according to claim 1, wherein a gas supply path is provided in the gas circulation path or the gas swirl tank.
流路を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求
項４のいずれかに記載のレーザ溶接用ノズル。5. The laser welding nozzle according to claim 1, wherein the supply path includes two flow paths having different gas flow rates.
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