JP2002066777A - Laser machining head and processing method - Google Patents
Laser machining head and processing methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光を用いてレ
ーザ照射対象物の表面改質、溶接、切断等の加工を行う
レーザ加工ヘッドおよび加工方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing head and a processing method for performing processing such as surface modification, welding, and cutting of a laser irradiation object by using a laser beam.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、レーザ照射対象物例えば原子炉配
管等に発生する応力腐食割れに対する予防保全および補
修技術において、遠隔操作によるレーザ溶接装置および
表面処理装置を用いる場合、光ファイバーによって伝送
されてきたレーザ光を集光レンズ（凸レンズ）等で集光
し、ミラーで折り返して配管内面にレーザ光を照射する
方法が用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a preventive maintenance and repair technique for stress corrosion cracking generated in an object to be irradiated with laser, for example, a reactor pipe or the like, when a laser welding apparatus and a surface treatment apparatus by remote control are used, they are transmitted by an optical fiber. A method is used in which laser light is condensed by a condenser lens (convex lens) or the like, turned back by a mirror, and irradiated with laser light on the inner surface of the pipe.
【０００３】これを図７で説明すると、光ファイバー52
より出射されたレーザ光Ｌをレンズ55で平行光とし、ミ
ラー54で折り返した後レンズ53を介して集光するように
構成したレーザ加工ヘッド51を、レーザ照射位置まで挿
入し、レーザ照射対象物56の表面に所定のビーム径Ｄ１
が形成されるようにしてレーザ光を照射する。[0003] This will be described with reference to FIG.
The laser beam L emitted from the laser beam L is converted into parallel light by a lens 55, turned back by a mirror 54, and then condensed via a lens 53. Predetermined beam diameter D1 on the surface of 56
Is irradiated so that a laser beam is formed.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、レーザ照射対象物である複数の配管の径がそれ
ぞれ変わっている場合あるいは照射対象物の表面に凹凸
がある場合など、レンズ53からレーザ照射対象物56の表
面までの距離が変化し、レーザ照射対象物56表面のビー
ム径Ｄ１が変化するため、レーザ加工が不安定となる。However, according to this method, the laser irradiation from the lens 53 is performed when the diameters of a plurality of pipes, which are the objects to be irradiated with laser, are changed or when the surface of the object to be irradiated has irregularities. Since the distance to the surface of the target 56 changes and the beam diameter D1 on the surface of the laser irradiation target 56 changes, the laser processing becomes unstable.
【０００５】本発明は、配管径の変化やレーザ照射対象
物表面に凹凸がある場合でも、レンズからレーザ対象物
表面までの距離を一定にして安定したレーザ加工を実現
することの可能なレーザ加工ヘッドおよび加工方法を提
供することを目的とする。[0005] The present invention provides a laser processing method capable of realizing stable laser processing with a constant distance from the lens to the laser object surface even when the diameter of the pipe changes or the surface of the laser irradiation object has irregularities. It is an object to provide a head and a processing method.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載のレーザ加工ヘッドに係る発明
は、伝送されてきたレーザ光を整形する集光レンズを取
り付けたレンズホルダーと、このレンズホルダー先端に
取り付けられレーザ光が通過可能なレーザ出射口を有す
るノズルと、このノズル先端に取り付けられた接触子
と、このレンズホルダーを空気シリンダーを介挿して相
対的に往復動可能に保持する加工ヘッド胴体とから構成
され、前記空気シリンダーに軸線方向にのみ容積を拡張
縮小可能にした空気室を設け、この空気室に空気を供給
して軸線方向に拡張させ、レーザ照射時前記レンズホル
ダーを加工ヘッド胴体内部側からレーザ照射対象物側へ
押し出し、前記接触子をレーザ照射対象物の表面に接触
させることにより、集光レンズからレーザ照射対象物表
面までの距離を一定に保つことができ、安定したレーザ
加工を行うことができる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a laser processing head comprising: a lens holder having a condensing lens for shaping a transmitted laser beam; A nozzle attached to the tip of the lens holder and having a laser emission port through which laser light can pass, a contact attached to the tip of the nozzle, and the lens holder inserted through an air cylinder so as to be relatively reciprocally movable. The air cylinder is provided with an air chamber whose volume can be expanded and reduced only in the axial direction, and air is supplied to this air chamber to expand the air chamber in the axial direction. The holder is extruded from the inside of the processing head body to the laser irradiation target side, and the contact is brought into contact with the surface of the laser irradiation target to collect. Distance from the lens to the laser irradiation surface of the object can be kept constant, it is possible to perform stable laser machining was.
【０００７】また、請求項２に記載のレーザ加工ヘッド
に係る発明は、前記レンズホルダーと前記加工ヘッド胴
体間に介挿された前記空気シリンダーは、空気シリンダ
ー自体と前記レンズホルダー間の結合状態若しくは空気
シリンダー自体と加工ヘッド胴体間の結合状態のうち、
いづれか一方の結合状態を相対的に往復動可能な嵌合状
態とし、且つこの往復動自在な嵌合部に前記空気室を形
成するようにしたものである。According to a second aspect of the present invention, in the laser processing head, the air cylinder inserted between the lens holder and the processing head body may be connected to the air cylinder itself and the lens holder. Of the connection state between the air cylinder itself and the processing head body,
One of the coupling states is a reciprocally movable fitting state, and the air chamber is formed in the reciprocally movable fitting part.
【０００８】更に、請求項３に記載のレーザ加工ヘッド
に係る発明は、前記レンズホルダー、前記空気シリンダ
ーおよび前記加工ヘッド胴体間の全ての結合状態を相対
的に移動可能な嵌合状態にし、且つ前記レンズホルダー
と前記空気シリンダー間の嵌合部、前記空気シリンダー
と加工ヘッド胴体間の嵌合部にそれぞれ前記空気室を形
成するようにしたものである。Further, in the invention according to the third aspect of the present invention, all the connected states between the lens holder, the air cylinder and the body of the processing head are set to a relatively movable fitting state, and The air chamber is formed at a fitting portion between the lens holder and the air cylinder and at a fitting portion between the air cylinder and the processing head body.
【０００９】更に、請求項４に記載のレーザ加工ヘッド
に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
のレーザ加工ヘッドにおいて、前記レンズホルダー、空
気シリンダーおよび加工ヘッド胴体の間で相対的に往復
動が可能なもの同士の間に復元用バネを設け、前記空気
室内の空気圧力を低減したとき、このバネの復元力によ
り前記レンズホルダー若しくは空気シリンダーをレーザ
加工ヘッド胴体に収納するようにしたものである。この
発明によれば、空気シリンダー内の空気圧力を低減する
とレンズホルダーおよび空気シリンダーをレーザ加工ヘ
ッド胴体に収納することが可能であり、レンズホルダー
および空気シリンダーを保護することができる。Further, according to a fourth aspect of the present invention, in the laser processing head according to any one of the first to third aspects, the laser processing head is provided between the lens holder, the air cylinder and the processing head body. A restoring spring is provided between members that can relatively reciprocate, and when the air pressure in the air chamber is reduced, the lens holder or the air cylinder is housed in the laser processing head body by the restoring force of the spring. It is like that. According to the present invention, when the air pressure in the air cylinder is reduced, the lens holder and the air cylinder can be housed in the laser processing head body, and the lens holder and the air cylinder can be protected.
【００１０】更に、請求項５に記載のレーザ加工ヘッド
に係る発明は、伝送されてきたレーザ光を整形する集光
レンズを取り付けたレンズホルダーと、このレンズホル
ダー先端に取り付けられレーザ光が通過可能なレーザ出
射口を有するノズルと、このノズル先端に取り付けられ
た接触子と、このレンズホルダーを空気シリンダーを介
挿して相対的に往復動可能に保持する加工ヘッド胴体と
から構成され、前記レンズホルダーと前記加工ヘッド胴
体間に介挿された前記空気シリンダーは、空気シリンダ
ー自体と前記レンズホルダー間の結合状態若しくは空気
シリンダー自体と加工ヘッド胴体間の結合状態のうち、
いづれか一方の結合状態を相対的に往復動可能な嵌合状
態とし、且つこの往復動自在な嵌合部に軸線方向にのみ
拡張縮小可能な空気室を形成すると共に、復元用バネを
設け、このバネの復元力により、レーザ照射時前記レン
ズホルダーを加工ヘッド胴体内部側からレーザ照射対象
物側へ押し出し、前記接触子をレーザ照射対象物の表面
に接触させるようにしたものである。Further, the invention according to a fifth aspect of the present invention relates to a laser processing head, wherein a lens holder provided with a condenser lens for shaping the transmitted laser light, and a laser light mounted at the tip of the lens holder and through which the laser light can pass. A nozzle having a laser emission port, a contact attached to the tip of the nozzle, and a processing head body for holding the lens holder relatively reciprocally through an air cylinder. And the air cylinder inserted between the processing head body, the connection state between the air cylinder itself and the lens holder or the connection state between the air cylinder itself and the processing head body,
One of the coupling states is a reciprocally movable fitting state, and an air chamber that can be expanded and contracted only in the axial direction is formed in the reciprocally movable fitting part, and a restoring spring is provided. The lens holder is pushed out from the inside of the processing head body toward the laser irradiation object side by laser restoring force during laser irradiation, and the contact is brought into contact with the surface of the laser irradiation object.
【００１１】更に、請求項６に記載のレーザ加工ヘッド
に係る発明は、請求項５に記載のレーザ加工ヘッドにお
いて、前記拡張縮小可能な空気室は、圧力空気が供給さ
れると膨張し、前記復元用バネの復元力に抗してて前記
レンズホルダーを加工ヘッド胴体側に収納時するように
構成したものである。Further, according to the invention relating to a laser processing head according to claim 6, in the laser processing head according to claim 5, the expandable and contractable air chamber expands when pressurized air is supplied, and The lens holder is housed in the processing head body side against the restoring force of the restoring spring.
【００１２】更に、請求項７に記載のレーザ加工方法に
係る発明は、請求項１乃至請求項６のいづれかに記載の
加工ヘッドにおいて、前記ノズルの先端にはレーザ照射
対象物の表面に対して平行となる遮蔽板を備えるように
したものである。この発明によれば、水中で原子力プラ
ント機器等のレーザ照射対象物にレーザ加工を行う際、
炉内の水を抜かない状態での施工が可能となる。Further, according to a seventh aspect of the present invention, in the processing head according to any one of the first to sixth aspects, the tip of the nozzle is provided on a surface of an object to be irradiated with laser. This is provided with a parallel shielding plate. According to the present invention, when performing laser processing on a laser irradiation target such as nuclear power plant equipment underwater,
Construction is possible without draining water from the furnace.
【００１３】更に、請求項８に記載のレーザ加工ヘッド
に係る発明は、請求項１〜７に記載のレーザ加工ヘッド
を用いて、溶接時の熱サイクルによって鋭敏化し、耐食
性が劣化したオーステナイト系ステンレス鋼に対して、
その鋭敏化部の材料表面にレーザを照射したレーザ加工
方法において、レーザ加工時に材料表面のレーザ照射部
に吹き付けるシールドガスに使用される窒素ガスまたは
不活性ガスに酸素ガスを混合するようにした方法であ
り、材料の応力腐食割れ等の発生を防止することができ
ると共に、シールドガスに使用される窒素ガスまたは不
活性ガスに、酸素ガスを混合することによって、レーザ
照射部のレーザ吸収率を安定させ、レーザ加工を安定さ
せることができる。Further, the invention of a laser processing head according to claim 8 is an austenitic stainless steel which has been sensitized by a heat cycle at the time of welding using the laser processing head according to claims 1 to 7 and has deteriorated corrosion resistance. For steel,
In a laser processing method in which a laser is applied to the material surface of the sensitized portion, a method in which oxygen gas is mixed with nitrogen gas or an inert gas used as a shielding gas blown to the laser irradiated portion of the material surface during laser processing. In addition to preventing the occurrence of stress corrosion cracking of the material, it is possible to stabilize the laser absorptance of the laser irradiation part by mixing oxygen gas with nitrogen gas or inert gas used for shielding gas. As a result, laser processing can be stabilized.
【００１４】更に、請求項10に記載のレーザ加工方法に
係る発明は、請求項９に記載のレーザ加工方法におい
て、シールドガス中の酸素濃度を0.5〜２wt％とするよ
うにした方法であり、シールドガス中の酸素濃度を0.5
〜２wt％とすることによってレーザ照射部のレーザ吸収
率を安定させ、レーザ加工を安定させることができる。Further, the invention according to a laser processing method according to a tenth aspect is the laser processing method according to the ninth aspect, wherein the oxygen concentration in the shielding gas is set to 0.5 to 2 wt%. Reduce the oxygen concentration in the shielding gas to 0.5
By setting the content to ２2 wt%, the laser absorptance of the laser irradiation part can be stabilized, and the laser processing can be stabilized.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態に係わる
レーザ加工ヘッドおよび加工方法について図面を参照し
て説明する。 （第１の実施形態）第１の実施形態について、図１およ
び図２を用いて説明する。図１は、レーザ加工ヘッドの
概略を断面で示す模式図である。本レーザ加工ヘッド１
は、円筒状に形成された加工ヘッド胴体２の内部に、円
筒状の空気シリンダー３を軸線方向に往復動可能に且つ
滑らかに嵌合しており、この空気シリンダー３を後述す
るように、バネの復元力あるいは空気圧力によって内部
に収納したりあるいは内部から外部に繰り出すことがで
きるように構成している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A laser processing head and a processing method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) A first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a cross section of the laser processing head. This laser processing head 1
Has a cylindrical air cylinder 3 fitted smoothly and reciprocally in the axial direction inside a processing head body 2 formed in a cylindrical shape. It is configured such that it can be housed in the interior by the restoring force or air pressure, or can be fed out from the interior to the exterior.
【００１６】そして、前記加工ヘッド胴体２の内周部と
前記空気シリンダー３の外周部との間に寸法差を利用し
て環状の空気室と、バネ収容室とを形成している。この
空気室およびバネ収容室を形成するために、空気シリン
ダー３の外周面に対してその軸線方向のほぼ中央部に鍔
状のシール部3-1を突設する。そして、加工ヘッド胴体
２の内周部に対して、その開口部側に環状留め金具2-2
を嵌合固定すると共に、胴体内部側にシール部2-1を設
ける。An annular air chamber and a spring accommodating chamber are formed by utilizing a dimensional difference between an inner peripheral portion of the processing head body 2 and an outer peripheral portion of the air cylinder 3. In order to form the air chamber and the spring accommodating chamber, a flange-shaped seal portion 3-1 is protruded from the outer peripheral surface of the air cylinder 3 substantially at the center in the axial direction. Then, with respect to the inner peripheral portion of the processing head body 2, an annular fastener 2-2 is provided on the opening side thereof.
And a seal part 2-1 is provided inside the body.
【００１７】このシール部2-1、3-1間で第１空気室４を
形成し、またシール部3-1と環状留め金具2-2との間にバ
ネ収容室５を形成する。この第１空気室４を拡張または
縮小させることにより、空気シリンダー３を加工ヘッド
胴体２に対して軸線方向に往復動可能に構成する。６は
このバネ収容室５に収容したコイルバネであり、シール
部3-1と環状留め金具2-2とによって常時圧縮されてい
る。A first air chamber 4 is formed between the seal parts 2-1 and 3-1 and a spring housing chamber 5 is formed between the seal part 3-1 and the annular fastener 2-2. By expanding or contracting the first air chamber 4, the air cylinder 3 is configured to be able to reciprocate in the axial direction with respect to the processing head body 2. Reference numeral 6 denotes a coil spring housed in the spring housing chamber 5, which is constantly compressed by the seal portion 3-1 and the annular fastener 2-2.
【００１８】一方、前記空気シリンダー３の内周部に円
筒状のレンズホルダー７を軸線方向にのみ往復動可能に
且つ滑らかに嵌合させ、このレンズホルダー７を後述す
るように、バネの復元力あるいは空気圧によって、空気
シリンダー３の内部に収納したりあるいは内部から外部
に繰り出すことができるように構成する。そして、前記
空気シリンダー３の内周部と前記レンズホルダー７の外
周部との間に双方の寸法差を利用して環状の第２空気室
８を形成する。On the other hand, a cylindrical lens holder 7 is fitted to the inner peripheral portion of the air cylinder 3 smoothly and reciprocally only in the axial direction. Alternatively, it is configured such that it can be housed inside the air cylinder 3 or fed out from the inside to the outside by air pressure. Then, an annular second air chamber 8 is formed between the inner peripheral portion of the air cylinder 3 and the outer peripheral portion of the lens holder 7 by utilizing a difference between the two dimensions.
【００１９】ところで、このレンズホルダー７は、後述
する集光レンズを光軸上に設置した軸長の長い小円筒体
7-1と、その外側にこの小円筒体7-1よりも軸長が短い大
円筒体7-2とを同心的に配置し且つこれら小円筒体7-1、
大円筒体7-2の一端を一体的に結合した形状を有してい
る。この大円筒体7-2の外周部が前記空気シリンダー３
の内周部と滑らかに嵌合するように構成する。Incidentally, the lens holder 7 is a small cylindrical body having a long axial length on which a condenser lens described later is installed on the optical axis.
7-1 and a large cylindrical body 7-2 having an axial length shorter than that of the small cylindrical body 7-1 concentrically disposed outside thereof, and these small cylindrical bodies 7-1,
It has a shape in which one end of a large cylindrical body 7-2 is integrally connected. The outer periphery of the large cylinder 7-2 is the air cylinder 3
Is configured to fit smoothly with the inner peripheral portion of.
【００２０】そして、空気シリンダー３の内周部とレン
ズホルダー７の大円筒体7-2との嵌合部に環状の第２空
気室８を形成するように、前記空気シリンダー３の内周
部の軸線方向ほぼ中央部から開口端までの内径をレンズ
ホルダー７の大円筒体7-2の外径よりも意図的に大きく
するとともに、前記大円筒体7-2の開口部側外周部にシ
ール部7-3を空気シリンダー３の内周部の中間部にシー
ル部3-5をそれぞれ設ける。The inner peripheral portion of the air cylinder 3 is formed such that an annular second air chamber 8 is formed at the fitting portion between the inner peripheral portion of the air cylinder 3 and the large cylindrical body 7-2 of the lens holder 7. The inner diameter from the substantially central portion to the opening end in the axial direction is intentionally made larger than the outer diameter of the large cylindrical body 7-2 of the lens holder 7, and a seal is formed on the outer peripheral side of the large cylindrical body 7-2 on the opening side. The parts 7-3 are provided with seal parts 3-5 in the middle part of the inner peripheral part of the air cylinder 3, respectively.
【００２１】これら第１および第２の空気室４、８間は
１個または複数個の空気連通路3-2によって連通してお
り、前記加工ヘッド胴体２に設けた空気供給口９から所
定圧力の空気を供給すれば、第１空気室４、空気連通路
3-2を通って第２空気室８にも所定圧力の空気が供給さ
れる。The first and second air chambers 4 and 8 communicate with each other by one or a plurality of air communication passages 3-2, and a predetermined pressure is supplied from an air supply port 9 provided in the processing head body 2. Is supplied to the first air chamber 4 and the air communication passage.
Air of a predetermined pressure is also supplied to the second air chamber 8 through 3-2.
【００２２】なお、前記小円筒体7-1、大円筒体7-2間に
形成した環状の溝部はコイルバネ11を収納するためのバ
ネ収納室10であり、コイルバネ11は溝の底部と前記空気
シリンダー３の開口端の内周部に嵌合した環状の留め金
具12とにより常時圧縮されている。The annular groove formed between the small cylindrical body 7-1 and the large cylindrical body 7-2 is a spring storage chamber 10 for storing a coil spring 11, and the coil spring 11 is provided between the bottom of the groove and the air. The cylinder 3 is always compressed by an annular fastener 12 fitted to the inner peripheral portion of the open end of the cylinder 3.
【００２３】また、前記空気シリンダー３の内部側端部
（図示上部）の外周部と内周部とに設けた段部3-3、3-4
は、それぞれ空気シリンダー３の繰り出し時およびレン
ズホルダー７の収納時に作用するストッパーを構成する
ものである。Also, steps 3-3, 3-4 provided at the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the inner side end (upper part shown) of the air cylinder 3 are shown.
Constitute stoppers which act when the air cylinder 3 is extended and when the lens holder 7 is stored, respectively.
【００２４】そして、前記レンズホルダー７は、内端部
にレーザ光Ｌを整形する集光レンズ13およびこのレンズ
保護用のガラス（以下保護ガラスという）14を取り付
け、先端部（外端部）に前記レーザ光Ｌの通過が可能な
ノズル15を固定する。更に、このノズル15の先端に、レ
ーザ照射対象物16の表面になめらかに接触するローラ状
の接触子17を固定する。The lens holder 7 has a condensing lens 13 for shaping the laser light L and a glass 14 for protecting the lens (hereinafter referred to as a protective glass) 14 attached to an inner end thereof. The nozzle 15 through which the laser light L can pass is fixed. Further, a roller-shaped contact 17 that smoothly contacts the surface of the laser irradiation target 16 is fixed to the tip of the nozzle 15.
【００２５】このように構成したレーザ加工ヘッドにお
いて、加工ヘッド胴体２内に伝送されてきたレーザ光Ｌ
は、集光レンズ13により整形され、保護ガラス14を通過
した後、ノズル15の出射口からレーザ照射対象物16の表
面に照射される。In the laser processing head thus configured, the laser light L transmitted into the processing head body 2
After being shaped by the condenser lens 13 and passing through the protective glass 14, the surface of the laser irradiation target 16 is irradiated from the exit of the nozzle 15.
【００２６】なお、図１は、前記２個の空気室４、８に
所定圧力の空気を供給し、コイルバネ６、11の復元力に
抗して空気シリンダー３を加工ヘッド胴体２の内部か
ら、またレンズホルダー７を空気シリンダー３の内部か
ら外部へそれぞれ繰り出した状態を示す。FIG. 1 shows that air at a predetermined pressure is supplied to the two air chambers 4 and 8 and the air cylinder 3 is moved from the inside of the machining head body 2 against the restoring force of the coil springs 6 and 11. Also, a state is shown in which the lens holder 7 is extended from the inside of the air cylinder 3 to the outside.
【００２７】図２は、空気室４、８に供給されている空
気の供給を止めて空気の圧力を抜き、コイルバネ６、11
の復元力によって空気シリンダー３およびレンズホルダ
ー７を内部に収納した状態を示している。FIG. 2 shows that the supply of air supplied to the air chambers 4 and 8 is stopped to release the pressure of the air, and the coil springs 6 and 11 are turned off.
3 shows a state in which the air cylinder 3 and the lens holder 7 are housed inside by the restoring force.
【００２８】ところで、レーザ照射によりレーザ照射対
象物16の表面に形成される溶融部の形状は、集光レンズ
13とレーザ照射対象物16の表面までの距離により決定さ
れるので、レーザ光Ｌを照射することにより形成される
表面改質層の形状を一定に保つためには、集光レンズ13
とレーザ照射対象物16までの距離を常に一定に保つ必要
がある。By the way, the shape of the melted portion formed on the surface of the laser irradiation object 16 by the laser irradiation depends on the condensing lens.
Since it is determined by the distance between the laser beam L and the surface of the laser irradiation object 16, in order to keep the shape of the surface modified layer formed by irradiating the laser beam L constant, the condensing lens 13
And the distance to the laser irradiation target 16 must always be kept constant.
【００２９】本実施形態によれば、レーザ加工ヘッド１
は、空気シリンダー３の圧力によって常にレンズホルダ
ー７をレーザ照射対象物16側へ繰り出し、ノズル15の先
端に固定した接触子17をレーザ照射対象物16の表面に接
触して倣ういわゆる倣い機構を備えるようにしたので、
レーザ照射対象物16の表面に凹凸がある場合でも、集光
レンズ13とレーザ照射対象物16までの距離を常に一定に
保つことができ、安定したレーザ加工を行うことができ
る。According to this embodiment, the laser processing head 1
Is provided with a so-called copying mechanism in which the lens holder 7 is always drawn out to the laser irradiation target 16 side by the pressure of the air cylinder 3 and the contact 17 fixed to the tip of the nozzle 15 contacts the surface of the laser irradiation target 16 to copy. So,
Even when the surface of the laser irradiation target 16 has irregularities, the distance between the condenser lens 13 and the laser irradiation target 16 can always be kept constant, and stable laser processing can be performed.
【００３０】また、本実施形態によれば、第１空気室
４、第２空気室８およびこれらを連通する空気連通路3-
2を加工ヘッド胴体２、空気シリンダー３およびレンズ
ホルダー７相互の嵌合部に形成したので、加工ヘッド１
の小型化を図ることができる。Further, according to the present embodiment, the first air chamber 4, the second air chamber 8, and the air communication passage 3-
2 was formed at the fitting portion of the processing head body 2, the air cylinder 3, and the lens holder 7, and the processing head 1 was formed.
Can be reduced in size.
【００３１】なお、以上述べた実施形態では、レンズホ
ルダー７および空気シリンダー３の双方を繰り出すよう
にするため、加工ヘッド２と空気シリンダー３との嵌合
部の一部およびレンズホルダー７と空気シリンダー３と
の嵌合部の一部にそれぞれ第１、第２空気室を設け、こ
れら双方の空気室を空気圧により軸線方向に拡張するよ
うに構成したが、レンズホルダー７あるいは空気シリン
ダー３のいずれか一方のみを繰り出すようにしても良
い。In the embodiment described above, in order to extend both the lens holder 7 and the air cylinder 3, a part of the fitting portion between the processing head 2 and the air cylinder 3 and the lens holder 7 and the air cylinder 3 The first and second air chambers are respectively provided in a part of the fitting portion with the first and second air chambers 3, and both air chambers are configured to expand in the axial direction by air pressure. Only one of them may be extended.
【００３２】例えば、レンズホルダー７と空気シリンダ
ー３間にのみ空気室を設ける場合は、レンズホルダー７
のみが繰り出し可能となり、空気シリンダー３と加工ヘ
ッド胴体２間にのみ空気室を設ける場合は、レンズホル
ダー７は繰り出さず、空気シリンダー３のみ繰り出すこ
とが可能になる。For example, when providing an air chamber only between the lens holder 7 and the air cylinder 3, the lens holder 7
When only the air cylinder 3 is provided and an air chamber is provided only between the air cylinder 3 and the processing head body 2, only the air cylinder 3 can be advanced without extending the lens holder 7.
【００３３】また、以上述べた実施形態では、空気シリ
ンダー３および加工ヘッド胴体２は円筒体として説明し
たが、これらを円筒体とすることは発明の必須要件では
ない。例えば、空気シリンダー３はレンズホルダー７の
全周を囲繞しない形状例えば断面半円形とかＣ字形に形
成しても良い。この場合、空気室も当然環状ではなく、
半月状とかＣ字状となる。In the embodiment described above, the air cylinder 3 and the processing head body 2 are described as cylinders, but it is not an essential requirement of the invention to form them as cylinders. For example, the air cylinder 3 may be formed in a shape that does not surround the entire circumference of the lens holder 7, for example, a semicircular cross section or a C-shape. In this case, the air chamber is naturally not annular,
It is half-moon shaped or C-shaped.
【００３４】更に、空気室に供給する媒体は必ずしも空
気である必要はなく、バネに抗する圧力が発生でき、且
つ、加工に影響を及ぼさなければどのような気体，液体
でも種類は問わない。Further, the medium to be supplied to the air chamber is not necessarily air, and any kind of gas or liquid can be used as long as it can generate pressure against a spring and does not affect the processing.
【００３５】（第２の実施形態）図３および図４を参照
して第２の実施例について説明する。なお、図１および
図２と対応する要素には関連符号を付けて説明する。な
お、本実施形態と第１の実施形態との大きな相違点は、
第１実施形態が空気シリンダー３およびレンズホルダー
７を空気の圧力により加工ヘッド胴体側から繰り出し、
コイルバネの復元力により収納するのに対し、本実施形
態の場合は、空気シリンダーおよびレンズホルダーをコ
イルバネの復元力により繰り出し、空気の圧力により収
納するようにした点にある。(Second Embodiment) A second embodiment will be described with reference to FIGS. Note that elements corresponding to FIG. 1 and FIG. The major difference between this embodiment and the first embodiment is that
In the first embodiment, the air cylinder 3 and the lens holder 7 are extended from the processing head body side by the pressure of air,
In contrast to the housing by the restoring force of the coil spring, in the case of the present embodiment, the air cylinder and the lens holder are extended by the restoring force of the coil spring and housed by the pressure of air.
【００３６】図３はレーザ加工ヘッドの概略を断面で示
す模式図である。このレーザ加工ヘッド21は、筒状に形
成された加工ヘッド胴体22の内部に、円筒状の空気シリ
ンダー23を滑らかに往復動即ち収納および繰り出し可能
に嵌合する。しかも、前記加工ヘッド胴体22の内周部に
は開口端部から軸線方向に適宜の奥行きをもった環状溝
22-1を設けており、この環状溝22-1と空気シリンダー23
の外周面とで第１バネ収容室25を形成する。26はこの第
１バネ収容室25に収容したコイルバネである。FIG. 3 is a schematic diagram showing a cross section of the outline of the laser processing head. The laser processing head 21 has a cylindrical air cylinder 23 fitted in a cylindrical processing head body 22 so as to smoothly reciprocate, that is, house and extend. Moreover, an annular groove having an appropriate depth in the axial direction from the opening end is formed in the inner peripheral portion of the machining head body 22.
22-1 is provided, this annular groove 22-1 and air cylinder 23
The first spring accommodating chamber 25 is formed by the outer peripheral surface of the first spring accommodating chamber. Reference numeral 26 denotes a coil spring housed in the first spring housing chamber 25.
【００３７】なお、前記空気シリンダー外周部の軸線方
向のほぼ中央部に鍔状突起23-1を設け、この鍔状突起23
-1の一方の段部（図示上側段部）を前記コイルバネ26の
抑え金具とすると共に、他方の段部を前記加工ヘッド22
の開口端部に固定して設けたストッパー32に当たるよう
にしている。また、前記環状溝22-1、前記鍔状突起23-1
の外周部およびストッパー32で軸線方向にのみ拡張縮小
可能な第１空気室を形成する。空気シリンダー23の内周
部には前記鍔状突起23-1の反対側に鍔状のストッパー兼
抑え金具23-2を固定して設ける。A flange-like projection 23-1 is provided substantially at the center of the outer periphery of the air cylinder in the axial direction.
-1 is used as a holder for the coil spring 26, and the other is used as the processing head 22.
A stopper 32 fixedly provided at the opening end of the opening. In addition, the annular groove 22-1, the flange-like projection 23-1
And the stopper 32 form a first air chamber that can be expanded and reduced only in the axial direction. A flange-shaped stopper and holding member 23-2 is fixedly provided on the inner peripheral portion of the air cylinder 23 on the side opposite to the flange-shaped projection 23-1.
【００３８】一方、前記空気シリンダー23の内部にも円
筒状のレンズホルダー27を滑らかに往復動（収納および
繰り出し）可能に設置する。しかも、このレンズホルダ
ー27の外周部に、深さの異なる二つの環状溝27-1および
27-2を隣接して設ける。環状溝27-1の方の溝を深く且つ
幅広くしている。On the other hand, a cylindrical lens holder 27 is also installed inside the air cylinder 23 so as to be able to smoothly reciprocate (store and extend). Moreover, two annular grooves 27-1 having different depths are provided on the outer peripheral portion of the lens holder 27.
27-2 will be provided adjacently. The groove toward the annular groove 27-1 is made deep and wide.
【００３９】そして、鍔状突起23-1の外周部と加工ヘッ
ド胴体22下部内周部と空気シリンダー保持具32とで形成
される空間を第１空気室24とし、環状溝27-2と空気シリ
ンダー23の内周部と前記鍔状突起23-2とで第２空気室28
を形成する。The space defined by the outer peripheral portion of the flange-shaped projection 23-1, the inner peripheral portion of the lower portion of the processing head body 22 and the air cylinder holder 32 is defined as a first air chamber 24, and the annular groove 27-2 is A second air chamber 28 is formed by the inner peripheral portion of the cylinder 23 and the flange-shaped projection 23-2.
To form
【００４０】これら、第１空気室24と、第２空気室28と
を、空気シリンダー23自体に設けた空気連通口23-3を通
して連通させる。なお、29は第１空気室24に圧力空気を
供給するため、前記加工ヘッド胴体22に設けた空気供給
口である。The first air chamber 24 and the second air chamber 28 communicate with each other through an air communication port 23-3 provided in the air cylinder 23 itself. Reference numeral 29 denotes an air supply port provided in the processing head body 22 for supplying compressed air to the first air chamber 24.
【００４１】前記レンズホルダー27は、内端部にレーザ
光Ｌを整形する集光レンズ33およびレンズ保護用ガラス
（以下保護ガラスという）34を取り付け、外端部に前記
レーザ光Ｌの通過が可能なノズル35を固定している。更
に、このノズル35はその先端にレーザ照射対象物36の表
面になめらかに接触するローラ状の接触子37を固定して
いる。The lens holder 27 has a condensing lens 33 for shaping the laser light L and a glass for protecting the lens (hereinafter referred to as a protective glass) 34 attached to the inner end thereof, and the laser light L can pass through the outer end. Nozzle 35 is fixed. Further, the nozzle 35 has a roller-shaped contact 37 that is in smooth contact with the surface of the laser irradiation object 36 fixed to the tip thereof.
【００４２】レーザ加工中は、この空気供給口29から圧
縮空気を供給しないようにして、空気シリンダー23およ
びレンズホルダー27はコイルバネ26、31の復元力によ
り、図３の状態即ち加工ヘッド胴体22から空気シリンダ
ー23、空気シリンダー23からレンズホルダー27がそれぞ
れ繰り出している状態を維持している。During laser processing, the compressed air is not supplied from the air supply port 29, and the air cylinder 23 and the lens holder 27 are moved from the state shown in FIG. The air cylinder 23 and the state where the lens holder 27 is extended from the air cylinder 23 are maintained.
【００４３】この状態で、加工ヘッド胴体22内に伝送さ
れたレーザ光Ｌは、集光レンズ33により整形され、保護
ガラス34を通過した後ノズル35の出射口からレーザ照射
対象物36表面に照射されるように構成されている。In this state, the laser beam L transmitted into the processing head body 22 is shaped by the condenser lens 33, passes through the protective glass 34, and irradiates the surface of the laser irradiation object 36 from the exit of the nozzle 35. It is configured to be.
【００４４】ところで、レーザ照射によりレーザ対象物
表面に形成される溶融部の形状は、集光レンズ33とレー
ザ照射対象物36表面までの距離により決定されるので、
レーザ光Ｌを照射することにより形成される表面改質層
の形状を一定に保つためには、集光レンズ33とレーザ照
射対象物36までの距離を常に一定に保つ必要がある。By the way, the shape of the fused portion formed on the surface of the laser object by the laser irradiation is determined by the distance between the condenser lens 33 and the surface of the laser object 36.
In order to keep the shape of the surface modified layer formed by irradiating the laser beam L constant, it is necessary to always keep the distance between the condenser lens 33 and the laser irradiation target 36 constant.
【００４５】本実施形態によれば、レーザ加工ヘッド21
は、コイルバネ26、31の復元力によってレーザ加工中は
常にレンズホルダー27をレーザ照射対象物36側へ繰り出
し、ノズル35の先端に固定した接触子37をレーザ照射対
象物36表面に接触して倣うという倣い機構を備えている
ので、レーザ照射対象物36の表面に凹凸がある場合で
も、集光レンズ33とレーザ照射対象物36までの距離を一
定に保つことができる。According to this embodiment, the laser processing head 21
During laser processing due to the restoring force of the coil springs 26 and 31, the lens holder 27 is always extended to the laser irradiation target 36 side, and the contact 37 fixed to the tip of the nozzle 35 comes into contact with the surface of the laser irradiation target 36 to copy. Therefore, even if the surface of the laser irradiation target 36 has irregularities, the distance between the condenser lens 33 and the laser irradiation target 36 can be kept constant.
【００４６】また、レーザ加工作業終了後などは、図４
に示すように、空気供給口29から空気を供給することに
より、圧縮空気を空気供給口23-3を通して、第１空気室
および第２空気室に圧縮空気を入れ、空気シリンダー23
およびレンズホルダー27をコイルバネの復元力に抗して
押し上げて、加工ヘッド胴体22内に収納する。図４はこ
の状態を表している。Also, after the end of the laser machining operation, FIG.
As shown in FIG. 2, by supplying air from the air supply port 29, compressed air is supplied to the first air chamber and the second air chamber through the air supply port 23-3, and the air cylinder 23
Then, the lens holder 27 is pushed up against the restoring force of the coil spring and housed in the processing head body 22. FIG. 4 shows this state.
【００４７】（第３の実施形態）本発明の第３の実施形
態について、図５を参照して説明する。なお、図５は水
中でレーザ加工を施す場合に適するレーザ加工ヘッドを
示す模式図である。(Third Embodiment) A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic view showing a laser processing head suitable for performing laser processing in water.
【００４８】水中でレーザ加工を施す場合、レーザ光照
射範囲に水が浸入しないように局部的に水のない空間を
形成してその内部でレーザ加工を行うのが一般的な方法
である。本実施形態のレーザ加工ヘッド41は、図５で示
すように、レンズホルダー７の先端に水中施工ノズル45
を用いる。この水中施工ノズル45は前記ノズル８あるい
は28と実質的に同じであるが、その先端に、レーザ照射
対象物と平行になるような遮蔽板48を取り付けており、
更にその先端部に接触子17を取り付けている。When laser processing is performed in water, it is a general method to locally form a water-free space so that water does not enter the laser beam irradiation area and perform laser processing inside the space. As shown in FIG. 5, the laser processing head 41 of the present embodiment includes an underwater nozzle 45 at the tip of the lens holder 7.
Is used. This underwater construction nozzle 45 is substantially the same as the nozzle 8 or 28, but has a shielding plate 48 attached to the tip thereof so as to be parallel to the laser irradiation object.
Further, a contact 17 is attached to the tip.
【００４９】ノズル先端のレーザ光Ｌ出射口と同じとこ
ろからシールドガス46が噴出することにより、レーザ照
射対象物16と遮蔽板48の間に空隙47が形成される。水中
施工ノズル45とレーザ照射対象物16との距離は、接触子
17により常に一定に保たれるため、レーザ光照射範囲は
常にシールドガス雰囲気となり、安定したレーザ加工が
行える。When the shielding gas 46 is ejected from the same place as the laser light L emission port at the tip of the nozzle, a gap 47 is formed between the laser irradiation target 16 and the shielding plate 48. The distance between the underwater nozzle 45 and the object 16
17, the laser light irradiation range is always kept in a shield gas atmosphere, and stable laser processing can be performed.
【００５０】例えば、水中施工ノズル45先端の出射口の
口径をφ７ｍｍ、シールドガス流量を100l/min、水中施
工ノズル45とレーザ照射対象物16との距離を２ｍｍとし
た場合、レーザ照射対象物16表面にはφ25ｍｍの空隙が
形成され、水中においても安定したレーザ加工を行うこ
とができる。For example, when the diameter of the exit at the tip of the underwater construction nozzle 45 is 7 mm, the flow rate of the shielding gas is 100 l / min, and the distance between the underwater construction nozzle 45 and the laser irradiation object 16 is 2 mm, the laser irradiation object 16 A gap of φ25 mm is formed on the surface, and stable laser processing can be performed even in water.
【００５１】この実施形態においても、レンズホルダー
７を繰り出す場合は、圧縮空気を空気シリンダーに供給
し、逆に加工ヘッド胴体内に収納する場合は、空気の圧
力を低下させれば良い。Also in this embodiment, when the lens holder 7 is extended, compressed air is supplied to the air cylinder, and when the lens holder 7 is stored in the processing head body, the air pressure may be reduced.
【００５２】（実施例１）以下、第１の実施形態で用い
た図１に示すレーザ加工ヘッドを用い、鋭敏化したステ
ンレス鋼表面にシールドガスを流しつつレーザ光を照射
することにより、ステンレス鋼表面が局部的に加熱・溶
融され、加熱・溶融された部分の鋭敏化領域は表面改質
されるために脱鋭敏化を行った場合の実験結果を図６に
示す。(Example 1) Hereinafter, a laser beam was irradiated to a sensitized stainless steel surface while flowing a shield gas, using the laser processing head shown in FIG. 1 used in the first embodiment. FIG. 6 shows an experimental result in the case where the surface is locally heated and melted, and the sensitized area of the heated and melted portion is surface-modified and thus desensitized.
【００５３】レーザ照射によりレーザ対象物16の表面に
形成される溶融層の大きさは、レーザ光の吸収率と入熱
によって決まる。ステンレス鋼への入熱が大きくなるほ
ど形成される加熱・溶融層は大きくなり、逆に入熱が小
さくなるほど溶融層は小さくなる。レーザ光の吸収率は
材質や表面性状により変化するが、同じ材質の場合には
材料表面の表面粗さの影響を大きく受ける。The size of the molten layer formed on the surface of the laser object 16 by laser irradiation is determined by the absorptance of laser light and heat input. The larger the heat input to the stainless steel, the larger the formed heated / melted layer, and conversely, the smaller the heat input, the smaller the molten layer. Although the absorptance of the laser beam changes depending on the material and surface properties, the same material is greatly affected by the surface roughness of the material surface.
【００５４】そこで、ステンレス鋼の表面仕上げ方法お
よびシールドガスの種類を変化させて図１に示すレーザ
加工ヘッドを用いてレーザ加工を行い、ステンレス鋼表
面に形成される溶融層の深さについて試験を実施した。Therefore, the laser processing was performed using the laser processing head shown in FIG. 1 while changing the surface finishing method of the stainless steel and the type of the shielding gas, and a test was conducted on the depth of the molten layer formed on the stainless steel surface. Carried out.
【００５５】レーザ加工条件は、レーザ照射出力900W、
施工速度0.8m/min、シールドガス流量40l/minとし、デ
フォーカスビームを照射した。この試験結果は図６に示
す通りである。シールドガスには不活性ガスが良く用い
られるが、本試験結果から不活性ガスであるアルゴン(A
r)を用いた場合には、表面仕上げ方法の違いにより溶融
層の深さに変化が生じている。The laser processing conditions were as follows: laser irradiation output 900W,
The application speed was 0.8 m / min, the shielding gas flow rate was 40 l / min, and the defocused beam was irradiated. The test results are as shown in FIG. Inert gas is often used as the shielding gas, but from the results of this test, the inert gas argon (A
When r) is used, the depth of the molten layer changes depending on the method of surface finishing.
【００５６】これに対し、Arに0.5〜２%の酸素(Ｏ2)を
混合したガスをシールドガスとして用いたところ、いず
れの表面仕上げ方法を用いても溶融層深さに変化は認め
られず、安定した溶融層が得られた。On the other hand, when a gas in which 0.5 to 2% of oxygen (O 2 ) was mixed with Ar was used as the shielding gas, no change was observed in the depth of the molten layer by any of the surface finishing methods. As a result, a stable molten layer was obtained.
【００５７】[0057]
【発明の効果】以上述べたように、本発明はレーザ照射
対象物に対して、レンズホルダーに取り付けた接触子を
レーザ照射中常時接触するように構成したので、集光レ
ンズとレーザ照射対象物との距離を常に一定に保ちつつ
レーザ加工を行うことができる。この結果、レーザ照射
対象物の形状が配管内面等の曲率を有するものや凹凸が
あるものについても安定してレーザ加工を行うことので
きるレーザ加工ヘッドおよび加工方法を提供することが
できる。As described above, according to the present invention, since the contactor attached to the lens holder is always in contact with the laser irradiation object during laser irradiation, the condensing lens and the laser irradiation object Laser processing can be performed while always keeping the distance to the laser beam constant. As a result, it is possible to provide a laser processing head and a processing method capable of performing laser processing stably even when a laser irradiation target has a curvature such as an inner surface of a pipe or has irregularities.
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ加工ヘッ
ドを断面で示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section of a laser processing head according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１で示すレーザ加工ヘッド収納時の模式図。FIG. 2 is a schematic diagram when the laser processing head shown in FIG. 1 is housed.
【図３】本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工ヘッ
ドを断面で示す模式図。FIG. 3 is a schematic view showing a laser processing head according to a second embodiment of the present invention in cross section.
【図４】図２で示すレーザ加工ヘッド収納時の模式図。FIG. 4 is a schematic diagram when the laser processing head shown in FIG. 2 is housed.
【図５】本発明の第３の実施形態の一部を示す模式図。FIG. 5 is a schematic view showing a part of a third embodiment of the present invention.
【図６】材料の表面粗さと、レーザ照射により形成され
る溶融層深さの関係を表す図。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the surface roughness of a material and the depth of a molten layer formed by laser irradiation.
【図７】従来装置によるレーザ加工の模式図。FIG. 7 is a schematic view of laser processing by a conventional apparatus.
１，21…レーザ加工ヘッド、２，22…加工ヘッド胴体、
３，23…空気シリンダー、４，24…第１空気室、５，1
0，25…バネ収容室、６，11，26…コイルバネ、７，27
…レンズホルダー、８，28…第２空気室、９，29…空気
供給口、17，37…接触子、13，33…集光レンズ、14，34
…保護ガラス、15，35…ノズル、16，36…レーザ照射対
象物、45…水中施工ノズル、46…シールドガス噴出方
向、47…空隙、48…遮蔽板。1,21 ... laser processing head, 2,22 ... processing head body,
3,23… Air cylinder, 4,24… First air chamber, 5,1
0,25 ... Spring storage chamber, 6,11,26 ... Coil spring, 7,27
... Lens holder, 8,28 ... Second air chamber, 9,29 ... Air supply port, 17,37 ... Contact, 13,33 ... Condenser lens, 14,34
... Protective glass, 15,35 ... Nozzle, 16,36 ... Laser irradiation target, 45 ... Underwater nozzle, 46 ... Shield gas ejection direction, 47 ... Void, 48 ... Shield plate.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 盛一郎 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 南 秀幸 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 高橋 英則 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 4E068 CA12 CB05 CD15 CJ01 CJ04 CJ05 CJ06 DB01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Seiichiro Kimura 2-4 Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Keihin Works (72) Inventor Hideyuki Minami 2-chome, Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 4 Toshiba Keihin Works (72) Inventor Hidenori Takahashi 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term in Toshiba Yokohama Works 4F068 CA12 CB05 CD15 CJ01 CJ04 CJ05 CJ06 DB01
Claims (9)
レンズを取り付けたレンズホルダーと、このレンズホル
ダー先端に取り付けられレーザ光が通過可能なレーザ出
射口を有するノズルと、このノズル先端に取り付けられ
た接触子と、このレンズホルダーを空気シリンダーを介
挿して相対的に往復動可能に保持する加工ヘッド胴体と
から構成され、 前記空気シリンダーに軸線方向にのみ容積を拡張縮小可
能にした空気室を設け、この空気室に空気を供給して軸
線方向に拡張させ、レーザ照射時前記レンズホルダーを
加工ヘッド胴体内部側からレーザ照射対象物側へ押し出
し、前記接触子をレーザ照射対象物の表面に接触させた
ことを特徴とするレーザ加工ヘッド。1. A lens holder having a condensing lens for shaping transmitted laser light, a nozzle having a laser emission port mounted on a tip of the lens holder and allowing a laser beam to pass through, and a nozzle mounted on the tip of the nozzle. And a processing head body which holds the lens holder relatively reciprocally by inserting the lens holder through an air cylinder, wherein the air cylinder is capable of expanding and reducing the volume only in the axial direction of the air cylinder. Is provided, air is supplied to the air chamber to expand in the axial direction, and at the time of laser irradiation, the lens holder is pushed out from the inside of the processing head body toward the laser irradiation object side, and the contact is placed on the surface of the laser irradiation object. A laser processing head which is brought into contact with the laser processing head.
いて、前記レンズホルダーと前記加工ヘッド胴体間に介
挿された前記空気シリンダーは、空気シリンダー自体と
前記レンズホルダー間の結合状態若しくは空気シリンダ
ー自体と加工ヘッド胴体間の結合状態のうち、いづれか
一方の結合状態を相対的に往復動可能な嵌合状態とし、
且つこの往復動自在な嵌合部に前記空気室を形成したこ
とを特徴とするレーザ加工ヘッド。2. The laser processing head according to claim 1, wherein the air cylinder inserted between the lens holder and the processing head body is connected to the air cylinder itself and the lens holder or the air cylinder itself. And one of the coupling states between the processing head body and the coupling state is a reciprocally reciprocating fitting state,
And a laser processing head wherein the air chamber is formed in the reciprocating fitting portion.
いて、前記レンズホルダー、前記空気シリンダーおよび
前記加工ヘッド胴体間の全ての結合状態を相対的に移動
可能な嵌合状態にし、且つ前記レンズホルダーと前記空
気シリンダー間の嵌合部、前記空気シリンダーと加工ヘ
ッド胴体間の嵌合部にそれぞれ前記空気室を形成したこ
とを特徴とするレーザ加工ヘッド。3. The laser processing head according to claim 2, wherein all coupling states between the lens holder, the air cylinder, and the processing head body are set to a relatively movable fitting state, and the lens holder. And a fitting portion between the air cylinder and the air cylinder and a fitting portion between the air cylinder and the body of the processing head, wherein the air chamber is formed.
のレーザ加工ヘッドにおいて、前記レンズホルダー、空
気シリンダーおよび加工ヘッド胴体の間で相対的に往復
動が可能なもの同士の間に復元用バネを設け、前記空気
室内の空気圧力を低減したとき、このバネの復元力によ
り前記レンズホルダー若しくは空気シリンダーをレーザ
加工ヘッド胴体に収納するようにしたことを特徴とする
レーザ加工ヘッド。4. The laser processing head according to claim 1, wherein the laser processing head is reciprocally movable between the lens holder, the air cylinder, and the processing head body. A laser working head, wherein when the air pressure in the air chamber is reduced, the lens holder or the air cylinder is housed in the laser working head body by the restoring force of the spring.
レンズを取り付けたレンズホルダーと、このレンズホル
ダー先端に取り付けられレーザ光が通過可能なレーザ出
射口を有するノズルと、このノズル先端に取り付けられ
た接触子と、このレンズホルダーを空気シリンダーを介
挿して相対的に往復動可能に保持する加工ヘッド胴体と
から構成され、前記レンズホルダーと前記加工ヘッド胴
体間に介挿された前記空気シリンダーは、空気シリンダ
ー自体と前記レンズホルダー間の結合状態若しくは空気
シリンダー自体と加工ヘッド胴体間の結合状態のうち、
いづれか一方の結合状態を相対的に往復動可能な嵌合状
態とし、且つこの往復動自在な嵌合部に軸線方向に拡張
縮小可能な空気室を形成すると共に、復元用バネを設
け、このバネの復元力により、レーザ照射時前記レンズ
ホルダーを加工ヘッド胴体内部側からレーザ照射対象物
側へ押し出し、前記接触子をレーザ照射対象物の表面に
接触させたことを特徴とするレーザ加工ヘッド。5. A lens holder having a condensing lens for shaping transmitted laser light, a nozzle having a laser emission port mounted on the tip of the lens holder, and capable of passing laser light, and being mounted on the tip of the nozzle. And a processing head body that holds the lens holder relatively reciprocally by inserting the lens holder through an air cylinder, and the air cylinder inserted between the lens holder and the processing head body. The connection state between the air cylinder itself and the lens holder or the connection state between the air cylinder itself and the processing head body,
One of the coupling states is set to a reciprocally movable fitting state, an air chamber expandable and contractable in the axial direction is formed in the reciprocating fitting section, and a restoring spring is provided. The laser processing head characterized in that the laser holder is pushed out from the inside of the processing head body toward the laser irradiation target side by laser beam irradiation by the restoring force of the laser processing object, and the contact is brought into contact with the surface of the laser irradiation target object.
いて、前記拡張縮小可能な空気室は、圧力空気が供給さ
れると膨張し、前記復元用バネの復元力に抗してて前記
レンズホルダーを加工ヘッド胴体側に収納時するように
構成したことを特徴とするレーザ加工ヘッド。6. The laser processing head according to claim 5, wherein the expandable and contractible air chamber expands when pressurized air is supplied, and the lens holder opposes a restoring force of the restoring spring. A laser processing head configured to be accommodated in the processing head body side.
の加工ヘッドにおいて、前記ノズルの先端にはレーザ照
射対象物の表面に対して平行となる遮蔽板を備えたこと
を特徴とするレーザ加工ヘッド。7. The processing head according to claim 1, wherein a tip end of said nozzle is provided with a shielding plate parallel to a surface of a laser irradiation object. Processing head.
を用いて、溶接時の熱サイクルによって鋭敏化し、耐食
性が劣化したオーステナイト系ステンレス鋼に対して、
その鋭敏化部の材料表面にレーザを照射したレーザ加工
方法において、レーザ加工時に材料表面のレーザ照射部
に吹き付けるシールドガスに使用される窒素ガスまたは
不活性ガスに酸素ガスを混合することを特徴とするレー
ザ加工方法。8. An austenitic stainless steel which has been sensitized by a thermal cycle during welding using the laser processing head according to claim 1 and has deteriorated corrosion resistance.
In the laser processing method of irradiating a laser on the material surface of the sensitized part, oxygen gas is mixed with nitrogen gas or an inert gas used as a shielding gas blown to the laser irradiated part of the material surface during laser processing. Laser processing method.
て、シールドガス中の酸素濃度を0.5〜２wt％とするこ
とを特徴とするレーザ加工方法。9. The laser processing method according to claim 8, wherein the oxygen concentration in the shielding gas is 0.5 to 2 wt%.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7855350B2 (en) * | 2006-03-27 | 2010-12-21 | Precitec Kg | Apparatus and method for clamping sheet-metal components |
| JP2011240404A (en) * | 2010-11-11 | 2011-12-01 | Toyota Motor Corp | Laser welding inspection device |
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-
2000
- 2000-08-31 JP JP2000263077A patent/JP2002066777A/en active Pending
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| KR200482310Y1 (en) * | 2015-05-08 | 2017-01-10 | 주식회사 엘피텍 | Head of laser processing machine |
| KR101694491B1 (en) * | 2015-05-08 | 2017-01-10 | 주식회사 엘피텍 | Head of laser processing machine |
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