JP3040720B2 - Laser processing head and laser processing method - Google Patents
Laser processing head and laser processing methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はレーザー加工ヘッド
及びレーザー加工方法に関する。詳しくは、レーザー光
を溶接ワイヤに照射して溶融させるレーザー加工ヘッド
及びそのレーザー加工方法に関し、更に、レーザークラ
ッディング若しくは金属による三次元形状の造形にも適
用されるものである。The present invention relates to a laser processing head and a laser processing method. More specifically, the present invention relates to a laser processing head for irradiating a laser beam to a welding wire to melt it, and a laser processing method therefor, and is further applied to laser cladding or three-dimensional shaping by metal.
【０００２】[0002]
【従来の技術】レーザー光は、極めて指向性がよく大エ
ネルギーを有しているので、小さな点に集光することに
より、精密な溶接・切断・穿孔・表面改質処理等の加工
に利用されている。この場合、ワークの材質や加工手法
の違いに応じてパルス波レーザー光（ＰＷ）や連続波レ
ーザー光（ＣＷ）が使用される。一般的に、パルス波レ
ーザー光は、その持続時間が短いので周辺への影響をお
よぼさずに微小な孔をあけたりスポット溶接する加工に
適しており、連続波レーザー光は、つぎ目のない溶接な
どの加工に適している。2. Description of the Related Art Laser light is highly directional and has a large energy, so it is used for precision welding, cutting, drilling, surface modification, etc. by focusing it on a small point. ing. In this case, a pulsed wave laser beam (PW) or a continuous wave laser beam (CW) is used depending on the material of the work and the processing method. In general, pulse-wave laser light is suitable for drilling small holes or spot welding without affecting the surroundings because of its short duration. Suitable for processing such as welding.
【０００３】固体レーザー発振器の一種であるＹＡＧレ
ーザー発振器は、レーザー単結晶としてＮｄをドープし
たＹＡＧ（イットリウム，アルミニウム，ガーネット）
結晶を用いており、波長が１．０６４μｍのレーザー光
を、パルス波レーザー光または連続波レーザー光として
出力する。ＹＡＧレーザー光は波長が１．０６４μｍの
赤外レーザー光であるため、光ファイバによる伝送が可
能である。この結果、ＹＡＧレーザー発振器を用いた溶
接装置では、レーザー光を光ファイバにより引き回すこ
とができ、設計や配置の自由度が大きい。[0003] A YAG laser oscillator, which is a kind of solid laser oscillator, is a YAG (yttrium, aluminum, garnet) doped with Nd as a laser single crystal.
A laser beam having a wavelength of 1.064 μm using a crystal is output as a pulsed laser beam or a continuous wave laser beam. Since the YAG laser light is an infrared laser light having a wavelength of 1.064 μm, transmission by an optical fiber is possible. As a result, in a welding apparatus using a YAG laser oscillator, laser light can be routed by an optical fiber, and the degree of freedom in design and arrangement is large.
【０００４】このようなレーザー溶接装置によりレーザ
ー溶接したときには、狭い溶接範囲に対して溶け込み深
さの深い溶接を行うことができる。これはレーザー光に
は非常に強い集光性があり、エネルギー密度の極めて高
い強力な集中熱源として、レーザー光が機能するからで
ある。[0004] When laser welding is performed by such a laser welding apparatus, welding with a deep penetration depth can be performed in a narrow welding range. This is because the laser light has a very strong light-collecting property, and the laser light functions as a powerful concentrated heat source having an extremely high energy density.
【０００５】また、レーザー溶接において、開先間隔が
比較的広い場合には、ビーム照射点に溶接ワイヤを送給
して溶接ワイヤを溶融させて溶融池を形成しているが、
そのワイヤ送給方向は、進行方向前方より溶接ワイヤを
挿入することにより行っていた。In laser welding, when the groove interval is relatively wide, a welding wire is fed to a beam irradiation point to melt the welding wire to form a molten pool.
The wire feeding direction was performed by inserting a welding wire from the front in the traveling direction.
【０００６】一方、従来のレーザークラッティングで
は、金属粉末をレーザービーム光軸に対し、上方の一方
向の一定角度から送給するか、あるいは、溶射等により
あらかじめ製膜し、これをレーザービームで再溶融する
方法、さらには高分子溶剤で金属粉末を固定した後レー
ザービームで溶融する方法が採られてきた。On the other hand, in the conventional laser cladding, metal powder is fed from a certain angle in one direction above the laser beam optical axis, or a film is formed in advance by thermal spraying or the like, and this is formed by a laser beam. A method of remelting, and a method of fixing a metal powder with a polymer solvent and then melting with a laser beam have been adopted.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレーザ
ー溶接装置では、複雑な形状の溶接を行う場合に、進行
方向が頻繁に変更するため、溶接ワイヤの送給方向もこ
れに応じて連続して変更しなければならず、溶接ワイヤ
の取回しが煩雑となる不都合があった。更に、レーザー
光を同一箇所に複数回パスさせて溶接ビードを重ねるこ
とにより、表面を盛り上げて、三次元的形状を造形する
加工方法も開発されているが、この加工方法において
も、レーザー光の進行方向を連続的に変更しなければな
らず、このため上記と同様な不都合があった。In the above-described conventional laser welding apparatus, when a complicated shape is to be welded, the traveling direction is frequently changed. Therefore, the feeding direction of the welding wire is continuously changed accordingly. Therefore, there is a disadvantage that the handling of the welding wire becomes complicated. Furthermore, a processing method has been developed in which a laser beam is passed through the same location a plurality of times and a weld bead is overlapped to raise the surface to form a three-dimensional shape. The traveling direction must be changed continuously, which has the same disadvantages as described above.
【０００８】一方、従来の金属粉末を送給しつつ、クラ
ッディングを行う装置では、一定方向から金属粉末を送
給するので、複雑な形状に対してはクラッディング方向
が変化するため、一定量の金属粉末を安定して溶融プー
ルに送給することは困難となり、安定したクラッド形状
を得ることは難しい。On the other hand, in a conventional apparatus for performing cladding while feeding metal powder, the metal powder is fed from a fixed direction, so that the cladding direction changes for a complicated shape. It is difficult to stably feed the metal powder to the molten pool, and it is difficult to obtain a stable clad shape.
【０００９】また、従来の金属粉末を高分子溶剤で固着
する寸法では、溶剤を噴霧する装置が必要となる。さら
に、この場合には溶剤と混合したペースト状の金属粉末
をクラッディング対象部に塗る装置が必要となる。[0009] In addition, in the case of a conventional size in which metal powder is fixed with a polymer solvent, a device for spraying the solvent is required. Further, in this case, a device for applying a paste-like metal powder mixed with a solvent to a cladding target portion is required.
【００１０】本発明は、上記従来技術に鑑みてなされた
ものであり、複雑な箇所のレーザー溶接においても、ま
た、三次元形状を造形するレーザー加工においても溶接
ワイヤを容易に送給できると共にレーザークラッディン
グにおいて常に安定したクラッド形状を形成できるレー
ザー加工ヘッド及びレーザー加工方法を提供することを
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned prior art, and can easily supply a welding wire in laser welding of a complicated portion and also in laser processing for forming a three-dimensional shape. An object of the present invention is to provide a laser processing head and a laser processing method that can always form a stable clad shape in cladding.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。The structure of the present invention that achieves the above object has the following features.
【００１２】１） 中央部に孔が形成されたリング状の
集光レンズ光学系にレーザー光を導き前記集光レンズ光
学系によって前記レーザ光を集光させると共に、前記集
光レンズ光学系の中央部の孔に溶接ワイヤを送給するこ
とによりこの溶接ワイヤを溶融すること。1) The laser light is guided to a ring-shaped condensing lens optical system having a hole formed in the center, and the laser light is condensed by the condensing lens optical system. Melting the welding wire by feeding the welding wire into the hole in the part.
【００１３】２） 中央部に孔が形成されたリング状の
集光レンズ光学系にレーザー光を導き前記集光レンズ光
学系によって前記レーザ光を集光させると共に前記集光
レンズ光学系の中央部の孔を通じて金属粉末を送給する
ことにより、この金属粉末を溶融すること。2) The laser light is guided to a ring-shaped condensing lens optical system having a hole formed in the center, and the laser light is condensed by the condensing lens optical system. Melting the metal powder by feeding the metal powder through the holes.
【００１４】３） １）又は２）において、集光レンズ
光学系のレーザー光集光側に集光レンズの保護手段を備
えたこと。3) In 1) or 2), a protection means for the condenser lens is provided on the laser light condenser side of the condenser lens optical system.
【００１５】４） １）又は２）に記載の前記レーザー
加工ヘッドを用いることにより、前記溶接ワイヤ又は金
属粉末を溶融し、三次元形状を造形すること。4) melting the welding wire or the metal powder to form a three-dimensional shape by using the laser processing head according to 1) or 2);
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】本発明の一の実施の形態では、中
空な集光レンズ光学系の中央に溶接ワイヤを配置し、こ
の溶接ワイヤとレーザー光の光軸とを同軸化したため、
中空な集光レンズ光学系でレーザー光を集光し、溶接ワ
イヤに照射しつつレーザー溶接を行うことができる。ま
た溶接ワイヤを溶融して、三次元形状を造形することも
可能である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In one embodiment of the present invention, a welding wire is arranged in the center of a hollow condenser lens optical system, and the welding wire and the optical axis of laser light are made coaxial.
Laser light can be condensed by a hollow condensing lens optical system, and laser welding can be performed while irradiating the welding wire. It is also possible to shape the three-dimensional shape by melting the welding wire.
【００１７】本発明の他の実施の形態に係るレーザー加
工ヘッドは、中央部に孔が形成されたリング状の集光レ
ンズ光学系によってレーザー光を集光させてクラッディ
ング部に導くとともに、上記集光レンズ系の中央部の孔
を通じて送給した金属粉末を溶融するように構成したも
のである。これによりクラッディング方向が変化しても
常に金属粉末はビーム光軸に一定量が供給される。In a laser processing head according to another embodiment of the present invention, a laser beam is condensed by a ring-shaped condensing lens optical system having a hole formed in a central portion and guided to a cladding portion. The metal powder fed through the central hole of the condenser lens system is melted. Thus, even if the cladding direction changes, a constant amount of metal powder is always supplied to the beam optical axis.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。本発明の一実施例に係るレーザー加工ヘ
ッド１００を図１に示す。本実施例は、円筒状のレンズ
ホルダー１１０の内側に溶接ワイヤ１１１を配置し、そ
の外側に集光レンズ光学系１４０を配列したものであ
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a laser processing head 100 according to one embodiment of the present invention. In this embodiment, a welding wire 111 is arranged inside a cylindrical lens holder 110, and a condenser lens optical system 140 is arranged outside the welding wire 111.
【００１９】即ち、レンズホルダー１１０の上部には、
溶接ワイヤ１１１を卷回して収納した溶接ワイヤ供給装
置１５０が取り付けられ、この溶接ワイヤ供給装置１５
０から繰り出された溶接ワイヤ１１１がレンズホルダー
１１０を下降してレンズホルダー１１０の先端部（下端
部）から母材５０へ向けて送給される。レンズホルダー
１１０の外周面には、金コートによる反射膜が施される
と共に集光レンズ光学系１４０として、複数枚のレンズ
１４１〜１４５と、１枚の保護ガラス１４６とが装着さ
れている。That is, on the upper part of the lens holder 110,
A welding wire supply device 150 in which the welding wire 111 is wound and stored is attached.
The welding wire 111 fed out from 0 descends the lens holder 110 and is fed from the front end (lower end) of the lens holder 110 toward the base material 50. The outer peripheral surface of the lens holder 110 is provided with a reflective film of gold coating, and a plurality of lenses 141 to 145 and one protective glass 146 are mounted as a condenser lens optical system 140.
【００２０】レンズ１４１〜１４５は、中央部に孔が形
成されており、レンズホルダー１１０の外周面に嵌装さ
れ、且つレンズホルダー１１０の軸方向に並んで配列さ
れている。また保護ガラス１４６はレンズ１４１〜１４
５よりも先端側の位置でレンズホルダー１１０に嵌装さ
れている。The lenses 141 to 145 have holes formed in the center, are fitted on the outer peripheral surface of the lens holder 110, and are arranged side by side in the axial direction of the lens holder 110. Further, the protective glass 146 includes lenses 141 to 14.
It is fitted to the lens holder 110 at a position on the distal end side than 5.
【００２１】このような集光レンズ光学系１４０の直上
におけるレンズホルダー１１０には、全反射鏡１３２が
斜めに傾けて取り付けられている。この全反射鏡鏡１３
２は、ＹＡＧレーザー装置１２０で発生し、光ファイバ
１３１により導かれたレーザー光Ｌを屈折させ、集光レ
ンズ光学系１４０へ案内するものである。A total reflection mirror 132 is attached to the lens holder 110 directly above the condenser lens optical system 140 at an angle. This total reflection mirror 13
Numeral 2 is for refracting the laser beam L generated by the YAG laser device 120 and guided by the optical fiber 131 and guiding it to the condenser lens optical system 140.
【００２２】従って、集光レンズ光学系１４０のレンズ
１４１〜１４５は、全反射鏡１３２で反射されて入射し
てきたレーザー光Ｌを、溶接ワイヤ１１１の先端に集光
して、これを溶融させ、母材５０の表面部分をレーザー
溶接する。Accordingly, the lenses 141 to 145 of the condensing lens optical system 140 converge the laser light L reflected by the total reflection mirror 132 and incident thereon to the tip of the welding wire 111 and melt it, The surface portion of the base material 50 is laser-welded.
【００２３】かかる構成となっているレーザー加工ヘッ
ド１００では、レンズホルダー１１０の内周を通じて溶
接ワイヤ１１１が送給されると共にレンズホルダー１１
０の外周面に配列した集光レンズ光学系１４０によりレ
ーザー光Ｌが集光され、溶接ワイヤ１１１が溶融するこ
とにより、母材５０のレーザー溶接が可能となる。In the laser processing head 100 having such a configuration, the welding wire 111 is fed through the inner periphery of the lens holder 110 and the lens holder 11
The laser beam L is condensed by the condensing lens optical system 140 arranged on the outer peripheral surface of the base material 0 and the welding wire 111 is melted, so that laser welding of the base material 50 becomes possible.
【００２４】しかも、レーザー光Ｌの光軸と溶接ワイヤ
１１１とが同軸に配置されるため、レーザー光Ｌの集光
点に対して正確に溶接ワイヤ１１１が送給されることに
なり、溶接ワイヤ１１１が確実に溶融して対称な溶融池
を形成し、精度の高いレーザー溶接が可能となる。特
に、従来では、溶接ワイヤ１１１をレーザー光Ｌの進行
方向前方から送給していたため、複雑な形状のレーザー
溶接の場合に、溶接ワイヤ１１１の取回しが煩雑であっ
たが、本実施例では、溶接ワイヤ供給装置１５０と集光
レンズ光学系１４０とが一体構造となっているため、溶
接ワイヤ１１１の取回しが極めて容易となる。Moreover, since the optical axis of the laser beam L and the welding wire 111 are coaxially arranged, the welding wire 111 is accurately fed to the focal point of the laser beam L. 111 is reliably melted to form a symmetrical weld pool, and highly accurate laser welding is enabled. Particularly, in the related art, since the welding wire 111 was fed from the front in the traveling direction of the laser beam L, the handling of the welding wire 111 was complicated in the case of laser welding of a complicated shape. In this case, since the welding wire supply device 150 and the condenser lens optical system 140 have an integral structure, the handling of the welding wire 111 is extremely easy.
【００２５】更に、レーザー光を同一箇所に複数回パス
させることにより、溶接ビードにより表面に盛り上げる
三次元的形状を造形する場合にも、同様な効果を奏し、
溶接ワイヤ１１１の取回しが極めて容易である。Furthermore, the same effect can be obtained when a laser beam is passed through the same location a plurality of times to form a three-dimensional shape that is raised on the surface by welding beads.
The handling of the welding wire 111 is extremely easy.
【００２６】なお、レンズホルダー１１０の外周面に金
コート反射膜を施こしているため、レーザー光Ｌがレン
ズホルダー１１０に吸収されることなく、レンズホルダ
ー１１０にはレーザー光Ｌによる発熱は生じない。Since the outer peripheral surface of the lens holder 110 is coated with a gold-coated reflective film, the laser light L is not absorbed by the lens holder 110, and no heat is generated in the lens holder 110 by the laser light L. .
【００２７】また、保護ガラス１４６が、レンズ１４１
〜１４５よりも先端側に位置しているので、溶接による
汚れは保護ガラス１４６に付着することはあってもレン
ズ１４１〜１４５に付着することはなく、レンズ１４１
〜１４５を汚れから防止することができる。なお保護ガ
ラス１４６の汚れが進んだときには、保護ガラス１４６
のクリーニングや、保護ガラス１４６の取り換えを行
う。Further, the protective glass 146 is
145 is located on the tip side, so that dirt due to welding may adhere to the protective glass 146 but not to the lenses 141 to 145.
To 145 from dirt. When the stain on the protective glass 146 advances, the protective glass 146
Cleaning and replacement of the protective glass 146 are performed.
【００２８】更に、図１の例では、レーザー装置として
ＹＡＧレーザー装置を採用したが、他のタイプのレーザ
ー装置を用いてもよい。他のタイプのレーザー装置を用
いた場合には、光ファイバ１３１の代わりに反射鏡等を
用いてレーザー光Ｌがガイドするように構成する。Further, in the example of FIG. 1, a YAG laser device is used as the laser device, but another type of laser device may be used. When another type of laser device is used, the laser beam L is configured to be guided using a reflecting mirror or the like instead of the optical fiber 131.
【００２９】本発明の他の実施例を図２によって説明す
る。同図に示すように、本レーザー加工ヘッド２０１
は、円筒状のレンズホルダー２０２の内側に金属粉末２
０３を送給し、その外側に集光レンズ光学系２０４を配
列したものである。レンズホルダー２０２の上部には金
属粉末２０３を収納した金属粉末供給装置２０５が接続
され、この金属粉末供給装置２０５から繰り出された金
属粉末２０３がレンズホルダー２０２内を下降して、レ
ンズホルダー２０２の先端部から母材２０６へ向けて送
給される。Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG.
Is a metal powder 2 inside a cylindrical lens holder 202.
03 is fed, and a condenser lens optical system 204 is arranged on the outside thereof. A metal powder supply device 205 containing a metal powder 203 is connected to the upper part of the lens holder 202, and the metal powder 203 fed out from the metal powder supply device 205 descends inside the lens holder 202, and the tip of the lens holder 202 The part is fed toward the base material 206.
【００３０】レンズホルダー２０２の外周面には、金コ
ートによる反射膜が施されると共に集光レンズ光学系２
０４として複数枚のレンズ２０７〜２１１と、１枚の保
護ガラス２１２とが装着されている。レンズ２０７〜２
１１は、その中央部に孔が形成されており、レンズホル
ダー２０２の外周面に嵌装され、かつ、レンズホルダー
２０２の軸方向に並んで配列する。また、保護ガラス２
１２は、レンズホルダー２０２に嵌装されている。The outer peripheral surface of the lens holder 202 is provided with a reflective film made of gold coating, and a condenser lens optical system 2.
As 04, a plurality of lenses 207 to 211 and one protective glass 212 are mounted. Lens 207-2
Reference numeral 11 has a hole formed in the center thereof, is fitted on the outer peripheral surface of the lens holder 202, and is arranged side by side in the axial direction of the lens holder 202. In addition, protective glass 2
Reference numeral 12 is fitted in the lens holder 202.
【００３１】このような集光レンズ光学系２０４の直上
におけるレンズホルダー２０２には全反射鏡２１３が斜
めに傾けて取り付けられている。この全反射鏡２１３は
ＹＡＧレーザー装置２１４で発生し、光ファイバ２１５
により導かれたレーザー光Ｌを屈折させ、集光レンズ光
学系２０４へ案内するものである。A total reflection mirror 213 is attached to the lens holder 202 immediately above the condenser lens optical system 204 at an angle. The total reflection mirror 213 is generated by a YAG laser device 214 and
Is refracted and guided to the condenser lens optical system 204.
【００３２】したがって、集光レンズ光学系２０４のレ
ンズ２０７〜２１１は全反射鏡２１３で反射されて入射
してきたレーザー光２１６を、母材２０６上の金属粉末
２０３の送給部に集光して、金属粉末２０３を溶融さ
せ、母材２０６の表面部分にレーザー溶射する。Therefore, the lenses 207 to 211 of the condensing lens optical system 204 condense the laser light 216 reflected and incident by the total reflection mirror 213 on the feeding portion of the metal powder 203 on the base material 206. Then, the metal powder 203 is melted and laser-sprayed on the surface of the base material 206.
【００３３】このレーザー加工ヘッド２０１では、レン
ズホルダー２０２の内周を通じて金属粉末２０３が金属
粉末供給ガス２１６によって送給されシールドされると
共に、レンズホルダー２０２の外周面に配列した集光レ
ンズ光学系２０４によって母材２０６のレーザー溶射が
可能となる。しかも、レーザー光Ｌの集光点に対して正
確に金属粉末２０３が送給されることになり、金属粉末
２０３が確実に溶融して対称な溶融池を形成し、精度の
高いレーザー溶射が可能となる。特に、従来では、金属
粉末２０３をレーザー光Ｌの外周側から送給していたた
め複雑な形状のレーザー溶射の場合にレーザー加工ヘッ
ド２０１の取回しが煩雑であったが、本実施例では、金
属粉末供給装置２０５と集光レンズ光学系２０４とが一
体構造となっているため、金属粉末２０３の取回しが極
めて容易となる。In the laser processing head 201, the metal powder 203 is supplied and shielded by the metal powder supply gas 216 through the inner circumference of the lens holder 202, and the condenser lens optical system 204 arranged on the outer circumference of the lens holder 202. Accordingly, laser spraying of the base material 206 becomes possible. In addition, the metal powder 203 is accurately fed to the focal point of the laser beam L, and the metal powder 203 is reliably melted to form a symmetrical molten pool, enabling high-precision laser spraying. Becomes In particular, in the related art, since the metal powder 203 was fed from the outer peripheral side of the laser beam L, the handling of the laser processing head 201 was complicated in the case of laser spraying of a complicated shape, but in this embodiment, Since the metal powder supply device 205 and the condenser lens optical system 204 have an integral structure, the handling of the metal powder 203 is extremely easy.
【００３４】さらに、レーザー光Ｌを同一箇所に複数回
パスさせることにより、溶射ビードによって表面を盛り
上げる三次元的形状を造形する場合にも、同様な効果を
奏し、金属粉末２０３の取回しが極めて容易である。Further, the same effect can be obtained even when a three-dimensional shape in which the surface is raised by a thermal spray bead is produced by passing the laser beam L to the same place a plurality of times, so that the metal powder 203 can be handled. Extremely easy.
【００３５】なお、レンズホルダー２０２の外周面に金
コートの反射膜を施こしているためレーザー光Ｌがレン
ズホルダー２０２に吸収されることがなく、レンズホル
ダー２０２にはレーザー光Ｌによる発熱は生じない。Since the outer peripheral surface of the lens holder 202 is coated with a gold-coated reflective film, the laser beam L is not absorbed by the lens holder 202, and heat is generated in the lens holder 202 by the laser beam L. Absent.
【００３６】また、保護ガラス２１２が、レンズ２０７
〜２１１よりも先端側に位置しているので、溶射による
汚れは保護ガラス２１２に付着することはあっても、レ
ンズ２０７〜２１１に付着することはなくレンズ２０７
〜２１１を汚れから防止することができる。Further, the protective glass 212 is
2 to 211, dirt due to thermal spraying adheres to the protective glass 212 but does not adhere to the lenses 207 to 211 and the lens 207 does not.
To 211 can be prevented from being stained.
【００３７】なお、保護ガラス２１２の汚れが進んだと
きには、保護ガラス２１２のクリーニングや取換えを行
う。When the stain on the protective glass 212 has advanced, the protective glass 212 is cleaned or replaced.
【００３８】本実施例では、レーザー装置としてＹＡＧ
レーザー装置２１４を採用したが、他のタイプのレーザ
ー装置を用いてもよい。他のタイプのレーザー装置を用
いた場合には、光ファイバ２１５の代りに反射鏡等を用
いてレーザー光Ｌをガイドするように構成する。In this embodiment, the laser device is YAG
Although a laser device 214 is employed, other types of laser devices may be used. When another type of laser device is used, the laser beam L is guided using a reflecting mirror or the like instead of the optical fiber 215.
【００３９】[0039]
【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
によれば、レーザー光の光軸と溶接ワイヤを同軸に配置
することにより、レーザー光の集光点に対して正確に溶
接ワイヤを供給して対称な溶融池を形成し精度の高いレ
ーザー溶接が可能となった。更に、複雑な形状の溶接を
行う場合や、三次元形状を造形する場合にも、溶接ワイ
ヤの取回しが極めて容易となった。As described above, according to the present invention, by arranging the welding wire coaxially with the optical axis of the laser beam, the welding wire can be accurately positioned with respect to the focal point of the laser beam. To form a symmetrical weld pool, enabling highly accurate laser welding. Further, even when performing welding of a complicated shape or forming a three-dimensional shape, it is extremely easy to manage the welding wire.
【００４０】また本加工ヘッドを用いることにより、ビ
ーム照射部に安定して金属粉末を送給することが可能で
ある。さらに、クラッディング方向が変化しても、常に
金属粉末はビーム光軸に一定量が送給されるため、常に
安定したクラッド形状を形成できるばかりでなく、金属
粉末送給部とレーザー光学系を一体化したことにより、
加工ヘッドのコンパクト化が図れる。Further, by using this processing head, it is possible to stably feed metal powder to the beam irradiation section. Furthermore, even if the cladding direction changes, a constant amount of metal powder is always fed to the beam optical axis, so not only can a stable clad shape be formed at all times, but also the metal powder feeding section and laser optical system By being integrated,
The processing head can be made more compact.
【００４１】かくして３次元複雑形状の成形に必要不可
欠なクラッド方向の自由な選択、加工ヘッドコンパクト
化による狭隘部へのアプローチが可能となる。Thus, it is possible to freely select a cladding direction indispensable for forming a three-dimensional complicated shape, and to approach a narrow portion by making the processing head compact.
【図１】本発明の一実施例に係るレーザー加工ヘッドを
示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a laser processing head according to one embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施例に係るレーザー加工ヘッド
を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a laser processing head according to another embodiment of the present invention.
５０ 母材 １００ レーザー加工ヘッド １１０ レンズホルダー １１１ 溶接ワイヤ １２０ ＹＡＧレーザー装置 １３１ 光ファイバ １３２ 全反射鏡 １４０ 集光レンズ光学系 １４１〜１４５ レンズ １４６ 保護ガラス １５０ 溶接ワイヤ供給装置 ２０１ レーザー加工ヘッド ２０２ レンズホルダー ２０３ 金属粉末 ２０４ 集光レンズ光学系 ２０５ 金属粉末供給装置 ２０６ 母材 ２０７〜２１１ レンズ ２１２ 保護ガラス ２１３ 全反射鏡 ２１４ ＹＡＧレーザー装置 ２１５ 光ファイバ ２１６ 金属粉末供給ガス Reference Signs List 50 base material 100 laser processing head 110 lens holder 111 welding wire 120 YAG laser device 131 optical fiber 132 total reflection mirror 140 condensing lens optical system 141 to 145 lens 146 protective glass 150 welding wire supply device 201 laser processing head 202 lens holder 203 Metal powder 204 Condensing lens optical system 205 Metal powder supply device 206 Base material 207 to 211 Lens 212 Protective glass 213 Total reflection mirror 214 YAG laser device 215 Optical fiber 216 Metal powder supply gas
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤羽 崇 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番 １号 三菱重工業株式会社 神戸造船所 内 (56)参考文献 特開 昭59−87994（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−210887（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−123886（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−10978（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−39275（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−150288（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Takashi Akabane 1-1-1, Wadazaki-cho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo Inside Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Kobe Shipyard (56) References JP-A-59-87994 (JP) JP-A-4-210887 (JP, A) JP-A-5-123886 (JP, A) JP-A-8-10978 (JP, A) JP-A-8-39275 (JP, A) 9-150288 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B23K 26/00-26/06
Claims (4)
レンズ光学系にレーザー光を導き前記集光レンズ光学系
によって前記レーザ光を集光させると共に、前記集光レ
ンズ光学系の中央部の孔に溶接ワイヤを送給することに
よりこの溶接ワイヤを溶融することを特徴とするレーザ
ー加工ヘッド。1. A laser light is guided to a ring-shaped converging lens optical system having a hole formed in a central portion, and the laser light is condensed by the converging lens optical system. A laser processing head for melting a welding wire by feeding the welding wire to a hole of a portion.
レンズ光学系にレーザー光を導き前記集光レンズ光学系
によって前記レーザ光を集光させると共に前記集光レン
ズ光学系の中央部の孔を通じて金属粉末を送給すること
により、この金属粉末を溶融することを特徴とするレー
ザー加工ヘッド。2. A laser beam is guided to a ring-shaped condensing lens optical system having a hole formed in a central portion, and the laser beam is condensed by the condensing lens optical system, and a central portion of the condensing lens optical system. A laser processing head for melting a metal powder by feeding the metal powder through a hole.
集光レンズの保護手段を備えたことを特徴とする［請求
項１］又は［請求項２］の何れか一方に記載するレーザ
ー加工ヘッド。3. The laser according to claim 1, further comprising protection means for the condenser lens on the laser light focusing side of the condenser lens optical system. Processing head.
れか一方に記載の前記レーザー加工ヘッドを用いること
により、前記溶接ワイヤ又は金属粉末を溶融し、三次元
形状を造形することを特徴とするレーザー加工方法。4. Using the laser processing head according to any one of [1] and [2], melting the welding wire or metal powder to form a three-dimensional shape. Characterized laser processing method.
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