JP3484994B2 - レーザ溶接装置 - Google Patents

レーザ溶接装置

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JP3484994B2
JP3484994B2 JP28930998A JP28930998A JP3484994B2 JP 3484994 B2 JP3484994 B2 JP 3484994B2 JP 28930998 A JP28930998 A JP 28930998A JP 28930998 A JP28930998 A JP 28930998A JP 3484994 B2 JP3484994 B2 JP 3484994B2
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ溶接装置に
係り、特に、シールドガス雰囲気中で溶接を行うレーザ
溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザ溶接装置を図１３に示す。
このレーザ溶接装置１００は、その出力端部１０１ａか
ら溶接用レーザビームＡを出射するレーザ出力機構１０
１を備えている。このレーザ出力機構１０１は、出力端
部１０１ａのレーザ出射方向前方に溶接用レーザビーム
Ａの焦点を設定する図示しない光学系を備えている。ま
た、符号１０１ｂは、溶接時のスパッタから光学系を保
護するための透明な保護板である。
【０００３】さらに、このレーザ溶接装置１００では、
溶接時に被溶接物Ｂの酸化を防ぐシールドガスＣを噴射
するガス噴射手段１０２を備えている。このガス噴射手
段１０２は、レーザ出力機構１０１を遊挿する筒状体か
ら成り、当該ガス噴射手段１０２の内壁とレーザ出力機
構１０１との間を通ってシールドガスＣが溶接用レーザ
ビームＡの出射方向と同方向に噴射される。
【０００４】 かかる構成により、レーザ溶接装置１０
０では、被溶接物Ｂに対して溶接用レーザビームＡを照
射すると金属プラズマＤが発生する。このとき同時に、
シールドガスＣを吹き付け、被溶接箇所を大気中の酸素
から隔離した状態で溶接が行われる。
【０００５】また、図１４は、他の従来のレーザ溶接装
置１００Ａを示している。このレーザ溶接装置１００Ａ
は、筒状体から成るガス噴射手段１０２に替えて、被溶
接箇所に向けて一方向からシールドガスＣを噴射する噴
射ノズル１０２Ａを備え、溶接用レーザビームＡの出射
方向とほぼ垂直な方向から当該シールドガスＣの噴射を
行う。
【０００６】 さらに、図１５は、また別の従来のレー
ザ溶接装置１００Ｂを示している。このレーザ溶接装置
１００Ｂは、図１４に示すレーザ溶接装置１００Ａと比
較すると、保護板１０１ｂのないレーザ出力機構１０１
Ｂを有し、且つ、当該レーザ出力機構１０１Ｂの出力先
端部に圧縮空気を噴出するエアーノズル１０３Ｂを有し
ている。このエアーノズル１０３Ｂにより、レーザ出力
機構１０１Ｂの出力端部が保護されつつ溶接が行われ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
従来のレーザ溶接装置は、いずれも、レーザ溶接の際に
生じる金属プラズマＤを被溶接箇所から退ける方向へシ
ールドガスＣを吹き付けており、かかる場合の溶接範囲
への影響を考慮してはいなかった。
【０００８】 即ち、図１３に示すレーザ溶接装置１０
０では、溶接用レーザビームＡと共にシールドガスＣを
吹き付けるため、被溶接部に発生する金属プラズマＤ
が、図示のごとくその周囲にふれて乱れが生じ、被溶接
部に安定して存在することができなかった。また、図１
４乃至図１５に示す他のレーザ溶接装置１００Ａ，１０
０Ｂでは、一方向からシールドガスＣが吹き付けられる
ため、吹き付け方向下流側に金属プラズマＤは振られ、
前述と同様に、被溶接部に安定して存在することができ
なかった。
【０００９】ここで、金属プラズマとレーザ溶接との関
係について説明する。従来の説によれば、レーザ溶接時
に発生するプラズマが溶接用レーザビームの透過率を低
下させ、レーザの持つエネルギーが効率良く被溶接物に
伝達されないといわれていた。しかしながら、現在にお
いては、金属プラズマがシールドガスに振られて被溶接
部に安定していないと、被溶接物たる金属の溶融規模が
低下するという実験結果が多く観測され、従来説に再考
の余地が生じている。
【００１０】 かかる資料として、シールドガスを供給
した場合としない場合における試験金属片への溶接用レ
ーザビーム照射時の影響を比較した実験データを図１６
及び図１７に示す。かかる試験では、アルミニウムから
成る金属試験片に対して、シールドガスを吹き付けた場
合とそうでない場合とで、単位溶接長当たりのエネルギ
ー密度を変動させて溶接用レーザビームを照射し、それ
らの際の溶融が生じる幅と深さとを測定した。このと
き、シールドガスについては、前述した従来のレーザ溶
接装置１００と同じ方向から、照射時に流量２０［ｌ］
としてノズル径５［ｍｍ］の噴射ノズルで吹き付けてい
る。
【００１１】図１６は、横軸を単位溶接長当たりのエネ
ルギー密度として、その変動による溶接深さの変化を示
し、図１７は、横軸を単位溶接長当たりのエネルギー密
度として、その変動による溶接範囲の変化を示してい
る。いずれの図においても、点線がシールドガスを供給
しない場合の変化を示し、実線が供給した場合の変化を
示している。
【００１２】図１６では、シールドガスの供給のない方
が全般に及んで溶融深さが深くなることが観測され、図
１７でも、近似しつつも若干ながらシールドガスの供給
のない方が溶接幅が広くなることが観測されている。
【００１３】このように、従来は、金属プラズマの安定
成長を損ない、溶接深さや溶接幅を十分に確保できず、
溶接強度の低下を招くおそれがあった。
【００１４】
【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、シールドガスを十分に供給しつつも溶接深さ
及び範囲を十分に確保しうるレーザ溶接装置を提供する
ことを、その目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、その出力端部から被溶接物の被溶接部に溶接用レー
ザビームを出射するレーザ出力機構を備え、出力端部の
レーザ出射方向前方に溶接用レーザビームが集光される
焦点の位置を設定したレーザ溶接装置であって、被溶接
部に向けて、当該被溶接部の酸化を防ぐシールドガスを
噴出する噴射ノズルを複数有すると共に、出射された溶
接用レーザビームを中心軸とする同一円周上に、各噴射
ノズルを均一な角度間隔で配置し、当該各噴射ノズルか
らシールドガスを同時に噴射することにより、被溶接部
が周囲から均一の風圧を受けるようにして当該被溶接部
の位置にシールドガスによる静圧領域を形成する、とい
う構成を採っている。
【００１６】 かかる構成では、被溶接物に対して溶接
を行う場合に、レーザ出力機構の出力端部前方にある焦
点に向かって溶接用レーザビームを出射し、同時に、被
溶接部にシールドガスを噴射する。このとき、各噴射ノ
ズルは、溶接用レーザビームを中心とする円周上の均一
角度間隔に配置されているため、かかる位置から同時に
シールドガスが噴射されると、被溶接部においては、周
囲から均一の風圧を受けることとなり、いずれの噴射方
向に対する風圧も相殺され、当該被溶接部の位置にシー
ルドガスによる静圧領域が形成される。このため、被溶
接部に生じる金属プラズマが安定した状態となり、かか
る状態で溶接が行われる。その結果、溶接時において、
金属プラズマの安定成長を促進し、溶接深さ及び溶接幅
を十分に確保することができるため、溶接強度の向上を
図ることができる。
【００１７】請求項２記載の発明では、上記構成に加え
て、射出された溶接用レーザビームの出射方向とこれに
交差する各噴射ノズルの噴射方向との交差角度を７０〜
９０度の範囲に設定するという構成を採っている。かか
る範囲に設定された各噴射ノズルからシールドガスが吹
き付けられ溶接が行われる。
【００１８】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
発明の構成に加えて、射出された溶接用レーザビームの
出射方向とこれに交差する各噴射ノズルの噴射方向との
交差角度を自在に調整する噴射方向調節機構を備えてい
る。この噴射方向調節機構により、各噴射ノズルの向き
を、金属プラズマが安定するように角度調節して溶接を
行う。
【００１９】請求項４記載の発明では、請求項３記載の
発明の構成に加えて、被溶接物に対して離間・接近する
方向に沿って往復自在に溶接用レーザ出力部を支持する
レーザ支持機構を有すると共に、噴射方向調節機構が、
レーザ支持機構と同方向に沿って往復自在に各噴射ノズ
ルを支持するという構成を採っている。
【００２０】 かかる構成にあっては、レーザ支持機構
により、被溶接物の厚さに応じて、被溶接部における深
さ方向に焦点位置の調節を行い、同時に、その際に変動
する各噴射ノズルから被溶接部までの距離の変動に対応
するべく、噴射方向調節機構により、各噴射ノズルの位
置調節を行う。その他の動作については、上述の構成と
同じである。これにより、各種素材の被溶接物又は各種
厚さの被溶接物に対しても、シールドガスを良好な状態
で吹き付けることができ、溶接強度の向上を図ることが
できる。
【００２１】本発明は、上述した各構成によって前述し
た目的を達成しようとするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明の第一実施形態を図１乃至
図８に基づいて説明する。この第一実施形態では、図１
のごとく、その出力端部１１から被溶接物Ｂの被溶接部
Ｅに溶接用レーザビームＡを出射するレーザ出力機構１
を備え、出力端部１１のレーザ出射方向前方（図１にお
ける下方）に溶接用レーザビームＡが集光される焦点Ｆ
の位置を設定したレーザ溶接装置１０を示している。
【００２３】さらに、このレーザ溶接装置１０は、被溶
接部Ｅに向けて、当該被溶接部Ｅの酸化を防ぐシールド
ガスＣを噴出する二つの噴射ノズル２と、被溶接物Ｂを
保持すると共にその被溶接部Ｅに沿った方向に搬送する
移動ステージ７とを備えている。
【００２４】以下各部を詳説する。
【００２５】まず、レーザ出力機構１は、溶接用レーザ
ビームＡを発振するレーザ発振器１２と、出力された溶
接用レーザビームＡを出力端部のレーザ出射方向前方
（図１における下方）に溶接用レーザビームＡが集光さ
れる焦点Ｆを設定する集光ビーム用光学系１３と、これ
らを内包する筒状枠体１４とを有する構成となってい
る。溶接用レーザビームＡには、ＹＡＧレーザが使用さ
れ、通常、溶接用レーザビームＡの焦点Ｆの位置は、被
溶接部Ｅの近傍に位置決めされて溶接が行われる。
【００２６】上記筒状枠体１４は、上端部から下端部に
向けて内径が幾分小さくなるテーパ状であり、この下端
部側を出力端部１１として溶接用レーザビームＡが出射
される。さらに、筒状枠体１４の出力端部１１と集光ビ
ーム用光学系１３が収容されている位置との間には、そ
の側壁面を切り欠いて形成された二つの窓部１４ａ，１
４ａが設けられている。これらの窓部１４ａは、互いに
筒状枠体１４の中心軸を挟んで対向している。
【００２７】 そして、一方の窓部１４ａには、光学系
保護手段３が装備されている。この光学系保護手段３
は、図２に示すように、チューブ３１を介して供給され
る圧縮空気Ｇを吹き出すスリット状の吹き出し口３２ａ
を備えたエアーノズル３２と、このエアーノズル３２の
吹き出し口３２ａを一方の窓部１４ａに近接対向させた
状態で当該エアーノズル３２を筒状枠体１４に装着する
装着手段３３とを備えている。
【００２８】上記エアーノズル３２の吹き出し口３２ａ
は、水平方向に沿った一文字状に０．５［ｍｍ］の幅で
形成されている。そして、ここから吹き出した圧縮空気
Ｇは、水平方向に向かって一方の窓部から他方の窓部を
通過する。このとき、圧縮空気Ｇは、膜状のエアーカー
テンとなって、被溶接部Ｅから生じるスパッタ等を含む
外部の塵芥を遮断し、上方に位置する集光ビーム用光学
系１３をこれらから有効に保護する。
【００２９】筒状枠体１４の上端部は、蛇腹状のカバー
１５が装備されており、このカバー１５の内部には、レ
ーザ出力機構１を被溶接物Ｂから離間・接近する方向
（図１の上下方向）に昇降するレーザ支持機構４が装備
されている。このレーザ支持機構４は、具体的には、ラ
ック−ピニオン機構や、ボールネジ機構等の往復移動を
付勢する機構から構成される。
【００３０】かかるレーザ支持機構４により、レーザ出
力機構１を昇降させて焦点Ｆの位置調節を行うことがで
きる。即ち、被溶接物Ｂの材質や厚さ等に応じて好適な
深さに焦点Ｆの位置を設定することができる。
【００３１】次に、二つの噴射ノズル２について説明す
る。これら各噴射ノズル２は、いずれも、ホース２１を
介して外部から互いに同じ圧力をかけられたシールドガ
スＣが供給され、先端部の吹き出し口２２から被溶接部
Ｅに向かって噴射する。この吹き出し口２２は、図３に
示すように、円形に形成されおり、吹き出し方向に沿っ
た薄板を格子状に組んだ整流板２３が装備されている。
この吹き出し口２２の形状は、円形でなくとも良い。例
えば、図４に示すように、四角形状であっても良い。
【００３２】また、シールドガスＣには、窒素ガス、ア
ルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスが使用され
る。
【００３３】また、各噴射ノズル２は、後述する二つの
噴射方向調節機構５により個別に支持されている。かか
る噴射方向調節機構５は、図５に示すように、出射され
た溶接用レーザビームＡを中心軸とする同一円周Ｈ上
に、各噴射ノズル２を均一な角度間隔（３６０度を噴射
ノズル２の個体数で割った角度，即ち、ここでは１８０
度）で配置することを可能としている。
【００３４】上述の各噴射方向調節機構５は、噴射ノズ
ル２と同様に、出射された溶接用レーザビームＡを中心
軸とする同一円周上に、１８０度の角度間隔で配置され
ている。即ち、噴射方向調節機構５は、前述した筒状枠
体１４の上部に回動自在に一端部を接続された丸棒状の
長軸アーム５１と、この長軸アーム５１に沿って摺動自
在に係合するリンク部材５２と、長軸アーム５１の回動
軸と平行な回動軸を中心に回動自在にリンク部材５２に
接続された短軸アーム５３とを有している。
【００３５】各噴射方向調節機構５の長軸アーム５１
は、各々の一端部を、溶接用レーザビームＡの出射方向
を中心軸として対称となる配置でそれぞれ筒状枠体１４
の上部に装備されており、それらの回動支軸は、いずれ
も、水平方向を向くように設定されている。そして、そ
れぞれの長軸アーム５１は、溶接用レーザビームＡの進
行する軌跡を含んだ同一の垂直平面内を回動する。な
お、長軸アーム５１の回動支軸の周囲にはゴム等の弾性
体が介挿されており、長軸アーム５１と筒状枠体１４と
の間に摺動摩擦を生ぜしめ、一定の外力を加えないと回
動しない構造となっている。
【００３６】上述のリンク部材５２は、長軸アーム５１
が挿入された状態で係合する筒状体であり、長軸アーム
５１に対して任意の位置に固定する締め付けボルト５２
ａを有している。また、この締め付けボルト５２ａは、
図示を省略した長軸アームの表面上にその長手方向に沿
って形成された案内溝に係合し、これにより、リンク部
材５２が、長軸アーム５１を中心として回転することを
防止している。
【００３７】短軸アーム５３は、一方の端部を長軸アー
ム５１の回動支軸と平行な回動支軸を中心として、リン
ク部材に連結されている。また、その他端部には、当該
短軸アーム５３の長手方向に沿ってシールドガスＣを吹
き出すように噴射ノズル２が装備されている。
【００３８】噴射方向調節機構５は、かかる構造を呈し
ているため、各噴射ノズル２を、溶接用レーザビームＡ
の進行する軌跡を含んだ同一平面内における長軸アーム
５１と短軸アーム５３の合計した長さが届く範囲で任意
の位置に配置することができ、且つ、同平面に沿った任
意の方向に各噴射ノズル２を向けることを可能とする。
【００３９】このため、噴射方向調節機構５は、レーザ
支持機構４によるレーザ出力機構１の往復移動方向と同
方向に沿って往復自在に各噴射ノズル２を移動させるこ
とも可能である。
【００４０】次に、前述した移動ステージ７は、被溶接
物を載置する載置台７１を有しており、その載置台７１
上には、被溶接物１００を固定するための万力構造の固
定手段７２を備えている。また、載置台７１は、被溶接
物１００を被溶接部Ｅに沿って搬送するためのガイドレ
ール７３上に保持されている。即ち、載置台７１は、ガ
イドレール７３に沿って移動自在に係合しており、ま
た、その近傍には、載置台を移動させるための図示しな
い移動付勢手段が装備されている。かかる構成により、
載置台７１上の被溶接物Ｂは、一定の速度で、被溶接部
Ｅに沿って搬送される。なお、被溶接物Ｂは、載置台７
１上に固定する際に、搬送方向とその被溶接部Ｅに沿っ
た方向とが一致するように固定する。
【００４１】また、図６に示すように、この移動ステー
ジ７による被溶接物Ｂの搬送方向Ｉと、噴射方向調節機
構５に支持された各噴射ノズル２を結ぶ直線とが直交す
ることが望ましく、各噴射方向調節機構５は、互いに搬
送方向を挟んで互いに線対称となるように配置されてい
る。
【００４２】上述した構成から成るレーザ溶接装置１０
の動作を説明する。レーザ溶接装置１０では、被溶接物
Ｂに対して溶接を行う前段階で、レーザ支持機構４によ
る焦点Ｆの位置の設定及び各噴射方向調節機構５による
各噴射ノズル２の位置及び噴射方向の設定が行われる。
【００４３】まず、レーザ支持機構４によりレーザ出力
機構１を昇降させて、被溶接物Ｂの厚さや材質に応じた
深さに焦点Ｆの位置を設定する。
【００４４】また、噴射方向調節機構５により、各噴射
ノズル２は、溶接用レーザビームＡの出射方向の軌跡を
軸として互いに対称となる位置であって、被溶接部Ｅよ
り幾分レーザ出力機構１寄り（図１における上方）に配
置される。このとき、各レーザ支持機構４の長軸アーム
５１及び短軸アーム５３の各回動角度とリンク部材５２
の配置を互いに等しくして、それぞれの噴射ノズル２の
噴射方向と溶接用レーザビームの出射方向との交差する
角度Ｊ（図７参照）が互いに等しくなるようにする。ま
た、この角度Ｊは、６０〜９０度の範囲で、より厳密に
は７０〜９０度の範囲内であることが望ましい。さら
に、当然の前提として、各噴射ノズル２は、いずれも、
被溶接部Ｅに向けられる。
【００４５】各噴射ノズル２の設定が完了した後には、
被溶接部ＥへのシールドガスＣの噴射を開始する。そし
て、光学系保護手段３のエアーノズル３２から圧縮空気
Ｇの吹き出しを開始した後に、溶接用レーザビームＡの
照射を開始すると共に移動ステージ７により被溶接物Ｂ
の搬送を開始する。そして、被溶接部Ｅの全域にわたっ
て溶接が行われると、溶接用レーザビームＡの照射と、
シールドガスＣの噴射が止められ、溶接作業は終了す
る。
【００４６】ところで、上記溶接時においては、図８に
示すように、各噴射ノズル２は、溶接用レーザビームＡ
を中心とする円周Ｈ上の均一角度間隔に配置されている
ため、かかる位置から同時にシールドガスが噴射される
と、被溶接部Ｅにおいては、周囲から均一の風圧を受け
ることとなり、いずれの噴射方向に対する風圧も相殺さ
れ、被溶接部Ｅの位置に静圧領域Ｋが形成される。ま
た、溶接用レーザビームＡの照射によりこの静圧領域Ｋ
内に金属プラズマＤが発生するため、当該金属プラズマ
Ｄは安定した状態で溶接が行われる。
【００４７】従って、レーザ溶接装置１０では、溶接時
において、金属プラズマＤの安定成長を促進し、溶接深
さ及び溶接幅を十分に確保することができるため、溶接
強度の向上を図ることが可能である。
【００４８】また、レーザ溶接装置１０では、噴射方向
調節機構５により、レーザ支持機構４による焦点位置調
整に応じて各噴射ノズル２の位置設定及び方向設定をす
ることができ、各種素材の被溶接物Ｂ又は各種厚さの被
溶接物Ｂに対しても、シールドガスＣを良好な状態で吹
き付けることができ、溶接強度の向上を図ることが可能
である。
【００４９】次に、第二実施形態について説明する。こ
の第二実施形態では、図９のごとく、噴射ノズル２Ａを
三本有することを特徴とするレーザ溶接装置１０Ａを示
しており、前述したレーザ溶接装置１０と異なる点につ
いてのみ説明し、同一部分については同一符号を付する
ものとする。
【００５０】このレーザ溶接装置１０Ａでは、前述した
噴射方向調節機構５を備えることなく各噴射ノズル２Ａ
を筒状枠体１４に直接固定装備している。即ち、各噴射
ノズル２Ａは、内部が中空のパイプ状に形成され、その
一端部が筒状枠体１４の上端部に固定装備されている。
また、各噴射ノズル２Ａの一端部には、外部から同一の
一定の圧力でシールドガスＣを供給するホース２１Ａが
接続されている。
【００５１】そして、いずれの噴射ノズル２Ａも、その
他端部が溶接用レーザビームＡの焦点Ｆ近くの被溶接部
Ｅの近傍まで延設されている。これら噴射ノズル２Ａの
他端部は、シールドガスＣの吹き出し口２２Ａとなって
いる。
【００５２】図１０は、レーザ溶接装置１０Ａを図９に
おける下方から見た図を示している。かかる図１０で
は、筒状枠体１４の窓部１４ａ及び光学系保護手段３の
図示は省略している。この図１０に示されるように、各
噴射ノズル２Ａは、溶接用レーザビームＡを中心とする
同一円周上において、均一角度間隔（１２０度間隔）に
配置されている。また、各噴射ノズル２の吹き出し口２
２Ａの噴射方向は、前述した円周の１２０度ごとの半径
方向に沿っており、且つ、各吹き出し口２２Ａの端部か
ら溶接用レーザビームＡまでの距離は同一に設定されて
いる。
【００５３】また、各噴射ノズル２２Ａの吹き出し方向
と溶接用レーザビームＡの出射方向とは、交差する角度
Ｊ〔図７参照〕が、８０度に設定されている。かかる角
度Ｊは、７０〜９０度の範囲であれば、他の角度に設定
しても良い。
【００５４】かかる構成から成るレーザ溶接装置１０Ａ
では、図１１に示すように、各噴射ノズル２Ａは、溶接
用レーザビームＡを中心とする円周Ｈ上の均一角度間隔
に配置されているため、かかる位置から同時にシールド
ガスＣが噴射されると、被溶接部Ｅにおいては、周囲か
ら均一の風圧を受けることとなり、いずれの噴射方向に
対する風圧も相殺され、被溶接部Ｅの位置に静圧領域Ｋ
が形成される。また、溶接用レーザビームＡの照射によ
りこの静圧領域Ｋ内に金属プラズマＤが発生するため、
当該金属プラズマＤは安定した状態で溶接が行われる。
【００５５】従って、レーザ溶接装置１０Ａは、レーザ
溶接装置１０と同様にして、溶接時において、金属プラ
ズマＤの安定成長を促進し、溶接深さ及び溶接幅を十分
に確保することができるため、溶接強度の向上を図るこ
とが可能である。
【００５６】ここで、各噴射ノズル２Ａについては、筒
状枠体１４の上端部から延設しなくとも良い。例えば、
図１２に示すように、筒状枠体１４の出力端部１１近傍
にブラケット状の三つの固定手段８Ｂを溶接用レーザビ
ームＡの出射方向を中心として放射状に均一角度間隔で
延設し、その先端部に個別に直線筒状の噴射ノズル２Ｂ
を装備しても良い。このとき、各噴射ノズル２Ｂの向き
及び吹き出し口２２Ｂの位置設定は、前述した各噴射ノ
ズル２Ａの吹き出し口２２Ａと等しくすることが望まし
い。
【００５７】 かかる構成でも、各噴射ノズル２Ａの配
置と同様の効果を上げることができると共に、噴射ノズ
ル２Ｂを噴射ノズル２Ａよりも短く設定することがで
き、これにより、剛性を高めることができるので、シー
ルドガスＣの吹き出し時における噴射ノズル２Ｂの撓み
等の影響を抑制することができ、より、高い信頼性で溶
接強度の向上を図ることができる。
【００５８】
【発明の効果】本願発明では、複数の噴射ノズルを、溶
接用レーザビームを中心とする同一円周上の均一角度間
隔に配置しているため、溶接時において、かかる位置か
ら同時にシールドガスが噴射されると、被溶接部におい
ては、周囲から均一の風圧を受けることとなり、いずれ
の噴射方向に対する風圧も相殺され、被溶接部の位置に
静圧領域を形成することができる。溶接時においては、
この静圧領域内に金属プラズマが発生するため、当該金
属プラズマを安定させた状態で溶接が行うことができ
る。
【００５９】従って、本願発明は、溶接時において、金
属プラズマの安定成長を促進し、溶接深さ及び溶接幅を
十分に確保することができるため、溶接強度の向上を図
ることが可能である。
【００６０】また、レーザ支持機構によるレーザ出力機
構の移動方向と同方向に沿って往復自在に各噴射ノズル
を支持する噴射方向調節機構を備える構成の場合、レー
ザ支持機構による焦点位置調整に応じて各噴射ノズルの
位置設定及び方向設定をすることができ、各種素材の被
溶接物又は各種の厚さの被溶接物に対しても、シールド
ガスを良好な状態で吹き付けることができ、溶接強度の
向上を図ることが可能である。
【００６１】本発明は以上のように構成され機能するの
で、これによると、従来にない優れたレーザ溶接装置を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態を示す一部省略した正面
図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図３】図１に開示した噴射ノズルを吹き出し口側から
見た説明図である。
【図４】噴射ノズルの吹き出し口の他の例を示す説明図
である。
【図５】二つの噴射ノズルの配置を説明する説明図であ
る。
【図６】各噴射ノズルからのシールドガスの吹き出し方
向と被溶接物の搬送方向との関係を示す説明図である。
【図７】各噴射ノズルからのシールドガスの吹き出し方
向と溶接用レーザビームの出射方向との関係を示す説明
図である。
【図８】各噴射ノズルからのシールドガスの吹き出し方
向とこれによる金属プラズマの影響を説明する説明図で
ある。
【図９】本発明の第二実施形態を示す一部省略した正面
図である。
【図１０】図９に示したレーザ溶接装置の底面図であ
る。
【図１１】各噴射ノズルからのシールドガスの吹き出し
方向とこれによる金属プラズマの影響を説明する説明図
である。
【図１２】噴射ノズル及びその装備方法の他の例を示す
説明図である。
【図１３】従来例を示す説明図である。
【図１４】他の従来例を示す説明図である。
【図１５】さらに他の従来例を示す説明図である。
【図１６】シールドガスを供給した場合としない場合に
おける試験金属片への溶接用レーザビーム照射時の溶接
深さへの影響の比較した実験データを示す線図である。
【図１７】シールドガスを供給した場合としない場合に
おける試験金属片への溶接用レーザビーム照射時の溶接
領域への影響の比較した実験データを示す線図である。
【符号の説明】
１ レーザ出力機構 ２，２Ａ，２Ｂ 噴射ノズル ４ レーザ支持機構 ５ 噴射方向調節機構 １０，１０Ａ レーザ溶接装置 １１ 出力端部 Ａ 溶接用レーザビーム Ｂ 被溶接物 Ｃ シールドガス Ｅ 被溶接部 Ｆ 焦点 Ｈ 円周

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 その出力端部から被溶接物の被溶接部に
    溶接用レーザビームを出射するレーザ出力機構を備え、
    前記出力端部のレーザ出射方向前方に前記溶接用レーザ
    ビームが集光される焦点の位置を設定したレーザ溶接装
    置であって、 前記被溶接部に向けて、当該被溶接部の酸化を防ぐシー
    ルドガスを噴出する噴射ノズルを複数有すると共に、 前記出射された溶接用レーザビームを中心軸とする同一
    円周上に、前記各噴射ノズルを均一な角度間隔で配置
    し、 当該各噴射ノズルからシールドガスを同時に噴射するこ
    とにより、前記被溶接部が周囲から均一の風圧を受ける
    ようにして当該被溶接部の位置にシールドガスによる静
    圧領域を形成する、 ことを特徴とするレーザ溶接装置。
  2. 【請求項２】 前記出射された溶接用レーザビームの出
    射方向とこれに交差する前記各噴射ノズルの噴射方向と
    の交差角度を７０〜９０度の範囲に設定したことを特徴
    とする請求項１記載のレーザ溶接装置。
  3. 【請求項３】 前記出射された溶接用レーザビームの出
    射方向とこれに交差する前記各噴射ノズルの噴射方向と
    の交差角度を自在に調節する噴射方向調節機構を備える
    ことを特徴とする請求項１記載のレーザ溶接装置。
  4. 【請求項４】 前記被溶接物に対して離間・接近する方
    向に沿って往復自在に前記溶接用レーザ出力部を支持す
    るレーザ支持機構を有すると共に、 前記噴射方向調節機構が、前記レーザ支持機構と同方向
    に沿って往復自在に前記各噴射ノズルを支持することを
    特徴とする請求項３記載のレーザ溶接装置。
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