JP3040720B2 - レーザー加工ヘッド及びレーザー加工方法 - Google Patents
レーザー加工ヘッド及びレーザー加工方法Info
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- JP3040720B2 JP3040720B2 JP8213372A JP21337296A JP3040720B2 JP 3040720 B2 JP3040720 B2 JP 3040720B2 JP 8213372 A JP8213372 A JP 8213372A JP 21337296 A JP21337296 A JP 21337296A JP 3040720 B2 JP3040720 B2 JP 3040720B2
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Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
明の構成は次の点を特徴とする。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
〜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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
〜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。
【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。
きには、保護ガラス２１２のクリーニングや取換えを行
う。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
示す構成図である。
【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。
を示す構成図である。
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
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (4)
- 【請求項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を特徴とするレーザ
ー加工ヘッド。 - 【請求項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を特徴とするレー
ザー加工ヘッド。 - 【請求項３】 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。 - 【請求項４】 ［請求項１］若しくは［請求項２］の何
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8213372A JP3040720B2 (ja) | 1995-12-05 | 1996-08-13 | レーザー加工ヘッド及びレーザー加工方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-316297 | 1995-12-05 | ||
| JP31629795 | 1995-12-05 | ||
| JP8213372A JP3040720B2 (ja) | 1995-12-05 | 1996-08-13 | レーザー加工ヘッド及びレーザー加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09216083A JPH09216083A (ja) | 1997-08-19 |
| JP3040720B2 true JP3040720B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=26519770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8213372A Expired - Lifetime JP3040720B2 (ja) | 1995-12-05 | 1996-08-13 | レーザー加工ヘッド及びレーザー加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3040720B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
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|---|---|---|---|---|
| US10464168B2 (en) * | 2014-01-24 | 2019-11-05 | Lincoln Global, Inc. | Method and system for additive manufacturing using high energy source and hot-wire |
| WO2016075803A1 (ja) * | 2014-11-14 | 2016-05-19 | 株式会社ニコン | 造形装置及び造形方法 |
| DE102015201647B4 (de) * | 2015-01-30 | 2017-09-28 | Asphericon Gmbh | Optisches Element zur Fokussierung kollimierter Strahlen sowie Verwendung dieses Elements |
| WO2017170890A1 (ja) | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 株式会社村谷機械製作所 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| CN110709195B (zh) * | 2017-03-31 | 2022-05-03 | 株式会社尼康 | 造型***及造型方法 |
| KR102097785B1 (ko) * | 2018-09-14 | 2020-04-06 | 한국기계연구원 | 레이저를 이용한 3차원 형상 제조장치 |
| JP7098053B2 (ja) * | 2019-03-29 | 2022-07-08 | Dmg森精機株式会社 | 加工機械 |
| CN110328364B (zh) * | 2019-06-24 | 2020-11-24 | 华中科技大学 | 一种适用于陶瓷及其复合材料的增材制造方法及装置 |
-
1996
- 1996-08-13 JP JP8213372A patent/JP3040720B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09216083A (ja) | 1997-08-19 |
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