JPH02501049A - レーザ接合装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｒレーザ接合装置及び方法」 本発明は、レーザ光を接合面と実質的に平行に進行させ且つ接合線と実質的に垂 直に向けてなるレーザ接合装置、特に縁端溶接装置に関する。

米国特許明絽書第　４４７１２０４号により冒頭述べた種類の装置が知られてお り、そこでは２つの縁端が、それらが狭い隙間を形成するよう合わされる。レー ザ光は相、対向した縁端面で反射して隙間の内部に入るよう隙間に向けである。

その際放射エネルギーの大部分が吸収されてしまう、従って放射エネルギーは先 細りとなった隙間内の十分な深さに達しない、互いに接合すべき溶融面を加圧す る加圧ロールが必要て゛ある。加圧されるため溶融材料が隙間の両側に流出する 。二の溶接継手の欠点として例えば溶接継手の不均一さ、孔生成の危険を挙げる ことができる。

本発明は、冒頭述べた種類の装置を改良し接合部の近傍でエネルギーの吸収が起 きるようにすることを目的とする。

この目的が、レーザ放射を接合隙間面とほぼ平行に偏向することにより達成され る。

本発明にとって重要なのは、接合隙間面と平行に直線偏向したレーザ放射を使用 し１円偏向放射を使用するのではない点である。互いに接合すべき面により最適 に、即ち最小のエネルギー吸収で、レーザ放射が反射されるようにすることかて ゛きる。事実上接合部ではじめて吸収は材料の溶融が達成されるほど大きくなる 。互いに接合すべき面を十分強固に溶接するため本質的横圧力を加える必要がな い、希望する効果はレーザ放射を専ら接合隙間面と平行に偏向したとき最適であ る。

最初の反射箇所ができるだけ隙間の深く、接合部近傍にくるようレーザ光は好ま しくは接合隙間を横切る方向で隙間と平行な条線として形成し又は集光しである 。ビームをこのように整形すると、入射角ができるだけ大きくなり、従って隙間 面と平行に偏向されたレーザ放射の反射ができるだけ大きく又は吸収されないよ う放射の入射を条線状とし、つまり隙間面に対し事実上接線とするのに寄与する 。放射の整形は集光により、又はレーザ光の横断面を継ぎ目の形状寸法に、集光 することなく適合することにより、例えば横断面を小さくすることにより行われ る。ビームの整形又はレーザ光の集光は、特に円筒、放物線又は放物面の形の互 いに適合した反射鏡又はレンズからなる系を利用して行われる。

接合部ではレーザ光が隙間の高さより多少大又小である。レーザ光が隙間の高さ より多少大きいと、張り出した放射分は接合部の背後で上面及び下面の互いに接 合すべき縁端範囲に当たる、二の縁端範囲に入射したエネルギーに応じてこの範 囲が溶融し平滑化され、本来危険なこの接合部付近の溶接継手が向上する。更に 、レーザ光の偏向方向き選択することで帯板縁端の上面及び下面でのエネルギー 結合が最適となる。レーザ光が隙間の高さより小さいときには隙間の高さの特定 の高さ部分のみ照射するようにすることができる。

従って例えば２つの接合部材の同じ高さで並置した２つの層を、このビームでそ の上及び／又は下にある層に影響を及ぼすことなく接合することが可能である。

前記層はこの場合必要なら別のレーザ光を使って、又は別の方法で互いに接合す ることができる。

レーザ光が接合線に立てた中心垂線を含むなら、レーザ光が隙間の高さより多少 大きいとき隙間の両側の接合部が前述の意味で改善される。

接合部は単数又は複数のレーザ光又は別の熱源で付加的に隙間の片側又は両側か ら加熱することができる。従って接合部は外縁範囲の均一性を向上することがで き、又溶接速度も高めることができる。積層した接合部材を接合する場合外層を 補助レーザ光又は熱源により接合することができる。

本発明の１構成では、前に送られた接合部材の接合部及び／′又はその付近で温 度を持続的に監視する測定器が設けてあり、又必要なら測定器の測定結果を設定 値と関係付は且つそれに応じて接合装置の単数又は複数の動作量を調節する調節 器が設けである。持続的監視が必要となるのは、特に、接合部材が特に帯板状又 はウェブ状に構成してあって連続送り及び／又は歩道送りする場合であり、この 送りは望ましくは接合部材がレーザに対し、又はそのレーザ光を藁光する光学系 に対し一定した距疏を保つよう行われる。これを自動的に達成するため測定器の 測定結果を分析して接合装置の１動作量、例えば接合部材の送り量が調節される 。しかしそれとは別に測定器を温度の監視に利用することもできる。測定器は接 合部「付近の任意箇所、例えば接合部の前、横及び／又は背後の突合せ縁端近傍 の接合部材に向けることができる。好ましくは隙間の片側又は両側の継手表面で 温度を測定する。温度が溶融温度を超えるかどうかを確認するため接合部自体の 温度を監視することも格別重要である。この測定又は接合部近傍での測定の測定 結果は接合装置の動作量としてレーザ又はその放射を調節するのに利用すること ができる。この監視は例えば放出された熱放射を介し、つまり高温計で行う。

レーザ光は隙間の高さの微小部分に点状又は扉状に形成し、少なくとも隙間の高 さの一部にわたって操り返し転向可能である。レーザ光のこの周知の旋回又はス キャンニングは隙間の高さに調整したレーザ光のエネルギー分布が過度に不規則 であるとき、特にビームの縁のエネルギー密度が過度に小さく、前記縁端ｆｔ近 の加熱が十分でないか又は不規則であるとき、特に有利なことがある０点状又は 楕円形に形成し又は藁光したレーザ光の旋回運動はこの場合隙間の高さにわたっ て、そして接合部の隙間に続く縁端付近においてエネルギー密度の分布を均一化 するのに寄与することができる。レーザ光の旋回運動は接合部がきわめて長い場 合、つまり接合部材の幅が大きくてビームの発生が困難となる場合不可避である 。隙間の高さの一部にわたるスキャンニングは積層材料の溶接時、例えば接合部 材の層の１層のみをこのレーザ光で溶接すべき場合有利である。

接合部材は接合部で、そして必要ならその背後の溶接継手の範囲で接合面を基準 に実質的に高さ方向及び、／又は横方向の目違いなしに案内される。この目違い は望ましくは０．１０ｍ未満に抑える。このことは溶接継手を正確に形成するう えで有利であり、例えば溶接継手の仕上げ作業を節約する０発生する応力にも対 抗して働き、同時に亀裂発生の危険が防止される。溶接待接合部材をこのように 目違いなしに案内することは有利には接合部材の隙間の両側で開先継手の範囲に それぞれ案内要素を設け、これが溶接継手の外、接合部材にも作用することによ り達成される。つまり案内要素は継ぎ目の形状に合わせて構成してある、この案 内要素は例えば少なくとも溶接継手と同じ福の環状溝又はせいぜい接合部材と同 じ厚さの環状っばを１個有するロールである。環状溝が継手範囲を開放し、バッ トシーム溶接のとき例えば溶融材料が流出しても接合部材の案内に影響しない、 環状溝はプロセスにとって重要な変量の測定、特に接合部の温度測定が可能とな るよう仕上げることができ、このためプロセスの観測を外部から実施できるよう 少なくとも１個の案内要素が溶接継手の横又は溶接継手の上に空間を開放する０ 重ね継手を溶接する場合接合部材と同じ厚さの環状っばにより接合部材は溶接部 の範囲が事実上無圧で重なっ合うことになる。

接合部材の接合面は、偏向したレーザ放射が切刃のまくれや小さな凹凸によって 既に接合線の前で縁端によって吸収又は拡散されることのないよう、有利には少 なくとも放射を拡散する粗さを基準に例えばフライス加工、研削又は研磨により 平滑にしである。粗さは有利には１００　ｉｌ！１１未溝に低減する。

少なくとも一方の接合部材が少なくとも２つの、材質の異なる１を有する。一方 の接合部材又は複数の接合部材はめっき又は電着被覆、或はスプレー塗装、ラッ カー塗装又は合成樹脂被覆を行うこともできる。

放射損失を防ぐためレーザ放射は接合部の範囲内に焦点を置いて藁光しである。

っまりレーザ光は、特に接合部以前の反射回数が小さく抑えられるよう継ぎ目の 形状寸法に適合される。従って更に接合部以前に放射が過度に反射されるのも防 止することができる。

条線状横断面のレーザ光が接合隙間面に対し捩じって配設してあり、ビーム案内 系の誤調整が僅かにあっても両接合部材を照射し、その反射能を利用することが できる。

レーザ放射で接合する方法は、２つの接合部材の接合隙間面にほぼ平行に偏向し たレーザ放射を使用することを特徴とする。この方法を実施するとエネルギーの 吸収が接合部近傍で起き、冒頭述べた利点が得られる。

本方法では有利なことにプラズマを見いることなく接合され、接合すべき部材は プラズマ処理で乱されることなく強固に接合される。この接合は送り速度を早め て行うことができる。

接合部材は有利には接合部の範囲で予熱及び／又は再加熱され、加熱作用は接合 条件に応じて継手の両側で同一に、又は別様に調整される。この予熱及び／又は 再加熱は、均一で応力のない完全な接合を達成し且つ同時に溶接速度を高めるた め実施される。この予熱及び／又は再加熱により、接合部材の接合が可能又は少 なくとも容易となるよう金属学的性質を調節することもできる。接合部材の加熱 はこの場合例えば、接合部材が熱伝導性の異なる異種材料からなる場合種々異な る。接合部材の種々異なる加熱はこの場合継手の両側の温度が等しく又は所要の 程度適合されるよう調整可能である。加熱は場合によっては円偏向したレーザ放 射、高周波放射等により行われる。再加熱は、隙間面におけるその広がりが隙間 の高さより大きいとき、加工用レーザ光を利用して行うこともできる。

少なくとも予熱し及び／又は再加熱した接合部材は、特に自然の雰囲気では例え ば接合操作の前又は後に接合部材の酸化が起きて接合部材の接合が損なわれてし まう場合、不活性ガスを吹き付ける。

レーザ光を脈動させ、ビームスポット形状が円形スポット形状とは異なる場合パ ルス中の出力が高くなってビームスポット中の強度損失を少なくとも一部補償す る。

突合せるべき接合部材を１平面で縁端どおし合わせるとこれらの接合部材の許さ れない変形が生じることから合わせることができない場合、部材を送る間に一方 の接合部材の縁端を他方の接合部材の一方の縁端と合わせて垂直な運動成分を有 する突合せ継手とする。

特にあらゆる充実接合部材や横断面の大きい接合部材の場合、又は厚さに比較し て幅の大きい接合部材、つまり例えば薄板、帯板又はボードの場合そうである。

この突合せ継手は簡略化のため直角な継手又はいわゆる工形継手である。しかし 接合部材を鋏状に突合せると、接合部を形成する接合部材面は接合線の直前では じめて一方の面が入射したレーザ放射を反対側の面に反射できるようになる。こ れは特に接合部材が福に比較して平坦である場合、つまり上に挙げた薄板、帯板 又はボードの場合そうて″ある。こうしたことは例えばコイル管の溶接時にもあ てはまり、こうした場合、接合部を形成する接合部材面を接合部材の工作物表面 に対し９０°以外の角度に配置すると格別有利である。斜め突合せ継手又はスカ ーフ継手を有する接合部材を構成してはじめて、接合隙間内に入射するレーザ放 射を希望どおり反射させることが可能となり、そしてレーザ放射で所要の程度コ イル管及び容器層等の溶接が容易となる。

少なくとも２個の接合部材が積層材料として広い面で互いに接合される。つまり この方法でもってめっきを行うことができ、又は層又はフォイルを母材に、特に 繰り返し転向可能な点状又は扉状レーザ光と合わせて、被着することができる。

材質の異なる層を少なくとも２層有する接２個のかかる接合部材を接合する場合 、材質の異なる層は境界面範囲のみ、従って層厚全体にわたって材料を融合する ことなく、互いに接合することができる。その結果、設けられた被覆が損傷を受 けることはない。

その際、積層した接合部材の１層又は限定数の層のみを別の接合部材と接合する ことも可能である。この方法で接合しない層は例えば別の操作工程においてレー ザ放射を利用して、又は別の方法で接合する。

図示実施例を基に本発明を説明する。

第１図は本発明装置の斜視図。

第２ａ、２ｂ図は隙間面の断面と別の本発明装置の概要図。

第３図はレーザ光が隙間線に立てた垂線を含む装置。

第４図は補助レーザを備えた装置。

第５区は可動式藁光鏡を備えた装置。

第６図は反射と入射角との依存関係。

第７図は縁端を゛重ね合わせて接合する装置の概要斜視図。

第８区は載置材を分村上に取り付ける装置の概要図。

第９図は厚板の２縁端の接合を示す概要斜視図。

第１０図はコイル管溶接における接合装置の側面図ゆ 第１１０は第１０図を補足する斜視図。

第１２ａ〜１２ｅ図は接合部材用案内ロールの概要図。

縁端１０．１１を溶接により互いに接合するとする。これらの縁端は直角な突合 せ継手を形成する。或はスカーフ継手、両フランジ継手又は重ね継手を溶接する ことも可能である。

縁端に代え、広い面を互いに溶接することもできる。薄板、フォイル、構造部材 等のめっきを行うことができる。サンドイッチ構造の材料複合部材を製造するた め多数の層を互いに接合することができる。めっきした薄板を、継手範囲でめっ きを基材と融合することなく互いに溶接することもできる。

縁端１０．１１は、例えば薄板、フォイル等の分離した部材の部分範囲であり、 或はロール成形により曲げ合わせて溝付き管又はコイル管等とした単一の材料ス トリップの縁端である０両縁端１０．１１がその間に隙間１２を含み、例えば製 造するにあたって材料は矢印１３の方向に、同一箇所で隙間１２の位置が維持さ れるよう搬送される。その結果縁端１０．１１は材料又は部材分矢印１３の方向 に搬送する過程で第２ｂ図からも明らかなように徐々に接近し、その結果得られ る接合部１４から溶接継手１５が延び、つまり溶接継手付近で縁端１０．１１は 互いに接合すべき面１６．１７が縁端材料の溶融により互いに溶接される０面１ ６．１７の突合せは接合部１４より前の範囲で縁端１０．１１に圧を加えて行う 、接合部１４自体の範囲では面１６．１７が事実上無圧で接触するので、溶融し た材料は事実上接合圧力を受けない。

第１図は接合部１４の範囲に接合線１９を示しており、この接合線の箇所で面１ ６．１７は隙間高さＳにわたってまず接触する０、更に接合部１４は矢印１３の 方向に広がりｅを有する。レーザ光２０によりこの接合部１４が適当に加熱され る。

ビーム横断面の整形、そして接合プロセスに適合した寸法への集光は、円ｆ！Ｊ 鏡、放物線鏡又は放物面鏡の系により行われる０反射鏡の形状と曲率又は焦点距 離はレーザ光２０が希望どおり整形又は集光されるよう互いに調整しである。

レーザ光２０は例えばＣＯ２レーザで発生し、レーザ光２０を接合部１４へと転 向する集光鏡２１に向けて転向される。集光鏡２１は第１図及び第２ａ、２ｂ図 に示すようにレーザ光２０が接合隙間面２２上を走るよう配置しである。更にレ ーザ光は接合線１９に対し垂直になるよう接合部１４に向けである０両方の措置 により、レーザ光ができるだけ深く且つ均一に隙間１２内に達するようになって いる。

レーザ光２０はそのエネルギーが接合部１４の範囲でのみできるだけ完全に用意 されるよう集光させねばならない、この意味で第１図に示すレーザ光２０はその 高さｈが隙間の高さＳに合わせてあり、又レーザ光は墓光鏡２１によりできるだ け強力に隙間１２を横切る方向で集光される。第１図が具体的に示すように、一 定したビームの高さｈでビーム方向に徐々に狭くなった３個の楕円を描いて集光 させ、隙間と平行な条線とされる。その結果レーザ光２０は最初隙間１２内深く に、又は接合部１４の箇所、接合線１９がある所で面１６．１７に当たる。

レーザ光２０をこのように隙間と平行な条線として、つまり隙間１２を横切る方 向で集光した条線として構成することは、縁端１０．１１の加熱箇所を接合部１ ４と一致させるうえで本質的な措置である。

隙間面２２が第２ｂ図では一点鎖線、そして第１図ではビーム境界線２３により 具体的に示しである。つまり隙間面２２は接合部１４の範囲ではじめて面１６． １７に接する。

本発明にとって重要なのは、レーザ放射が専ら隙間面２２と平行に偏向しである ことである。Ｃ０２レーザで発生したレーザ放射は特に特殊鋼での反射率が偏向 に依存する。第６図がこの関係を具体的に示す、レーザ放射が隙間面を横切って 発振するか又は入射面と平行に偏向されると、入射角が大きい場合反射が小さく なる。つまり放射吸収は、隙間面を横切って発振する放射が条線状に入射する場 合比較的大きく、放射エネルギーは接合部又はその近傍まで到達しない、だが第 １図に図示２４で示唆したようにレーザ放射が隙間面２２と平行に発振すると反 射は入射角が大きい場合、隙間面に垂直に発振するレーザ放射に比較してきわめ て大きい、その結果、隙間面と平行に発振するレーザ放射はその反射が入射角に あまり依存しないので大部分が接合部１４又はその間近まで到達し、そこで吸収 が起きる。

第６図から説明できるように、レーザ放射を専ら隙間面と平行に偏向しそして同 時にレーザ光２０を隙間１２を横切って第１区に、示すように隙間と平行な条線 として集光させると格別有利である。というのもこの場合ビーム２０と面１６． １７に立てた垂線との間で測定した入射角１８（第３図）が特に大きく、従って 反射が特に小さく、放射エネルギーは接合部１４まで完全に到達するからである 。

第１図ではレーザ光２０のビーム幅を決定する集光鏡２１が隙間面２２に、そし て接合線１９に対し垂直に配置しである。ビームの高さｈはそれが集光鏡２１以 降隙間の高さＳに等しくなるよう予め決定しである。第２ａ、２ｂ図では集光鏡 ２１の光路内に転向鏡２５と更に別の集光鏡３１が介設しである。転向鏡２５が レーザ光２ｏを集光鏡３１へと転向し、この集光鏡はレーザ光２０を、そのビー ム高さが接合部１４ではじめて隙間の高さＳに等しくなるよう集光する。

第３図に示す装置は第２図のものにほぼ一致しているが、しかしここではレーザ 光２ｏの高さが接合線１９の箇所で隙間の高さＳより多少大きくなるようこの高 さが配分される。接合線１９を通過したレーザ光２ｏの一部は集光に応じて鋭角 を成して縁端範囲２６に当たり、それに応じてこの範囲が溶融する。この縁端範 囲２６の面は隙間面に垂直に配置しであるので、レーザ光のエネルギーは、特に 放射を隙間面と平行に偏向した場合、放射とこの縁端範囲２已に立てた垂線との 間の入射角が大きいので強く吸収される。レーザ光２０により形成された溶融部 が第３図に太い実線で示しである、第４図の図示についても同様であり、それに よるとレーザ光２０は接合部１４の範囲で接合部と同じ高さになるよう集光鏡３ １により集光される。付加的にレーザ光２７．２８が転向鏡２５．２９により縁 端範囲２６に反射される。別の低出力レーザのレーザ光２７又は２８に代え、ビ ーム２０を発生するレーザの放射エネルギーの一部を図示省略した方法で絞り込 み、第４図に示すように使用することもできる。

レーザ光２７．２８に代えて別の熱源、例えば高周波熱源を使用することもでき る。

縁端１０．１１の上方に配置した集光鏡３１を第４図が示しており、この配置は 空間上の理由から有利な場合がある。しかしこの配置では、縁端１０．１１の上 方と下方とにある２つの縁端範囲２６を加熱すべき場合少なくとも更に１つ別の レーザ光を使用する必要がある。しかし接合線１９に立てた中心垂線３ｏがレー ザ光２゜に含まれるなら（第３図参照）単一のレーザ光２０で間に合わせること ができる。

第５図に示す装置は可動式集光鏡３１を有する。この鏡３１に供給されたレーザ 光２ｏは図示平面に垂直に既に集光されており、接合部１４の範囲で鏡３１によ り更に集光すると点状横断面のレーザ光が得られ、このレーザ光は接合部１４の 高さＳにわたって往復することができる。従って接合部１４の高さＳ全体にわた ってエネルギーが均一に分布する。

第７図によれば、２つの接合部材３２．３３の縁端１０．１１は、図示省略した 案内要素により図示の如く互いに接線方向で供給されることにより重ね合わせて 配置される。従って第７図では接合線又は接合部１４が水平に配置しである。レ ーザ光２０は、その元の横断面に符号４１が付けてあり、集光鏡２１により隙間 の高さＳに集光され、集光鏡３１に投影され、この集光鏡はビーム横断面の図示 ４２により示唆したようにレーザ光を集光して隙間と平行な条線とする。

第８図が２個の接合部材３９．４ｏを示し、接合部材３９は■の速度で搬送され る母材、例えば薄板であり、接合部材４ｏは載置材、例えば溶接可能なフォイル である。接合部材４０、つまりフォイルは案内ロール４３を介し矢印方向に供給 して転向され、従ってそれは接合部１４の箇所で接合部材３９に対し接線方向か ら接近する０両接合部材３９．４０を接合するレーザ光２０は集光光学系４４で もって接合部１４に集光される。レーザ光２０の転向は多面鏡４５を使って行わ れ、多面鏡は幾つかのセグメント鏡４６からなり、セグメント鏡は垂線に対し４ ５°傾けて支持ホイールの外周Ｉに互いに等角度で配置してあり、且つ駆動部４ ７により、確定すべき角速度ωで回転する。その結果レーザ光２０が図示平面に 対し常に垂亘に前方から後方へと旋回し、隙間の高さＳの微小部分に集光された ビームスポットは接合部１４又はその接合線を角速度ωに応じて数回走り過ぎ、 溶接に役立つ溶接エネルギーを供給する。接合部材３９．４０の帯幅が過度に大 きいのでないかぎり、多面鏡４５に代え固定式の平面形転向鏡を使用することが できる。

第９図に示す２個の接合部材３２．３３は厚板からなり、これが突合せ継手とし て互いに接合される。明らかなようにこの板材は厚さに比較して幅が大きいため 第１図に示す主平面上で互いに接近させることができないが、それはこの平面上 ではそれらの変形が受け入れ難いほど大きくなろうからである。従ってそれらは 図示したように互いに鋏のように、しかもそれぞれ接合部材３２．３３の上方及 び下方に設けた案内ロール４８により供給される。かかる帯状材料を接合するう えで重要な点は傾斜した接合面１６．１７を使用することである。

つまり面１６．１７は工作物外面３５に対し９０”以外の角度３４である。それ に合わせて接合部１４が斜めに配置してあり、レーザ光２０は集光鏡２１．３１ を介し適宜に傾けて面１６．１７間に導入されねばならない。

第１０．１１図はコイル管４９の溶接を説明したものである。帯状材料は、帯状 材料からなる接合部材３２．３３の縁端１０．１１が接合部１４で鋏のように合 わされて突合せ継手を形成するよう周知の方法で螺旋状に巻かれる。特に第１０ 図が示すように縁端１ｏ、１１の面１６．１７は接合線１９の直前になってはじ めて重なり合うので、接合線１９より既にはるか前で入射したレーザ放射を面１ ６．１７が反射できるよう、これらの面を第１１図に見られるように面取りし又 は斜めに配置することは反射により接合線１９へと入射させるため必要である。

レーザ光２ｏは集光鏡２１．３１により第９図の図示と同様に接合隙間を横切る 方向で隙間と平行な条線として藁光され、特に接合隙間面と平行に偏向しである 。

第９〜１１図は接合面１６．１７が接合部１４で案内要素３６により高さ方向の 目違いなしに案内される様子を示す、案内要素３６は、溶接継手１５の範囲でそ の間に環状溝３７を含み、この環状溝で溶接継手１５を開放するようになったロ ール又は二重ロールであり、或は滑りシューであってもよい、第１１図には案内 要素又はロールが図示省略しである。従って溶融物が進出したとしても接合部材 ３２．３３の案内に影響しない、しかし接合部材３２．３３の案内は接合部１４ の範囲で行うだけでなく、第９図に示すように溶接継手１５が案内されつつ冷や され又帯状材料の、重量に依存した反りにより応力が防止されるようにも行う、 接合部材３２．３３の案内は有利には接合部１４の範囲で加圧することなく行う 。

第１０図を補足して第１１図がなお示すように帯状材料又は接合部材３２．３３ は２層４８．４９からなり、１４９は母材、そして層４８は例えば防食皮膜であ る。レーザ光２０を利用して面１６．１７を互いに密に溶接すると層４８が管内 部で密な皮膜となる。

第１２ａ〜　１２　ｅ図は接合部材又はその縁端１０．１１の横断面を案内する 方策を示す、第１２ａ図に示す突合せ継手は工作物外面３５に垂直であり、２個 のロール状案内要素３６を有し、案内要素は溶接４手ｉ５の範囲に各１個の環状 溝３７を有する。第１２ｂ図はスカーフ継手１５用の互いにずれた接合ロールを 有する同様の配置を示し、第１２ｃ図は案内要素３６としてロールを使用した接 合過程を説明するものである。

第１２ｄ、１２ｅ図は適宜な水平な接合部１４を有する重ね合わせた縁端１０． １１に係る。縁端１０．１１は各１個の環状つば３８を有する接合要素３６によ り横方向口達いを生じないよう固定しである。第１２ｅ図に示す一環状つば３８ は接合部材又は縁端１０又は１１の厚さと同じ高さであり、縁端１０．１１は接 合部１４の範囲で互いに加圧されるのでなく、希望どおり互いに無圧で案内され る。

案内要素３６の環状溝３７の深さ又は幅、そして第１２ｄ図において環状つば３ ８と縁端１１との距離は、溶接温度又は接合温度を監視するため接合部１４のプ ロセス観測が可能なようなものである。

ＦＩＧ、　１２ａ　ＦＩＧ、　７２　ｂ国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．レーザ光を接合隙間面と実質的に平行に進行させ且つ接合線に実質的に垂直 に向けてなるレーザ接合装置、特に縁端溶接装置において、レーザ放射を接合隙 間面（２２）とほぼ平行に偏向したことを特徴とする装置。 ２．レーザ光を接合隙間面と平行、且つ接合線に実質的に垂直に向けてなる特に 請求項１記載のレーザ接合装置、特に縁端溶接装置において、レーザ光（２０） が接合隙間（１２）を横切る方向で隙間と平行な条線として形成又は集光してあ ることを特徴とする装置。 ３．レーザ光（２０）が接合部（１４）の箇所で隙間の高さ（ｓ）より多少大又 は小であることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。 ４．レーザ光（２０）が接合線（１９）に立てた中心垂線（３０）を含むことを 特徴とする請求項３記載の装置。 ５．接合部（１４）が単数又は複数のレーザ光（２７，２８）又は別の熱源でも って付加的に隙間の片側又は両側から加熱可能であることを特徴とする請求項１ 〜４記載の装置。 ６．前に送られた接合部材（３２，３３）の接合部（１４）及び／又はその範囲 の温度を持続的に監視する測定器が設けてあり、又必要なら測定器の測定結果を 設定値と関係付け且つそれに応じて接合装置の単数又は複数の動作量を調節する 調節器が設けてあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の装置。 ７．レーザ光（２０）が隙間の高さ（ｓ）の微小部分に点状又は罫状に形成して あり、少なくとも隙間の高さ（ｓ）の一部にわたって繰り返し転向可能であるこ とを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載の装置。 ８．接合部材（３２，３３）が接合部（１４）で、そして必要ならその背後の溶 接継手（１５）の範囲で接合面（１６，１７）を基準に実質的に高さ方向及び／ 又は横方向の目違いなしに案内してあることを特徴とする請求項１〜７のいずれ か記載の装置。 ９．溶接継手（１５）の範囲で接合部材（３２，３３）の隙間の両側にそれぞれ 案内要素（３６）が設けてあり、これが溶接継手（１５）の外、接合部材（３２ ，３３）に作用することを特徴とする請求項８記載の装置。 １０．案内要素（３６）が、少なくとも溶接継手と同じ幅の環状溝（３７）又は せいぜい接合部材と同じ厚さの環状つば（３８）を１個有するロールであること を特徴とする請求項９記載の装置。 １１．接合部材（３２，３３）の接合面（１６，１７）が少なくとも放射を拡散 する粗さを基準に平滑にしてあることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか記 載の装置。 １２．少なくとも一方の接合部材（３２）が少なくとも２つの、材質の異なる層 （３９，４０）を有することを特徴とする、特に請求項１〜１１のいずれか記載 のレーザ放射で接合する装置。 １３．レーザ放射が接合部（１４）の範囲内に焦点を置いて集光してあることを 特徴とする請求項１〜１２のいずれか記載の装置。 １４．条線状横断面のレーザ光が接合隙間面（２２）に対し捩じって配設してあ ることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか記載の装置。 １５．特に請求項１〜１４の装置で適用するレーザ接合方法において、２つの接 合部材（３２，３３）の一方の接合隙間面（２２）にほぼ平行に偏向したレーザ 放射を使用することを特徴とする方法。 １６．プラズマを用いることなく接合することを特徴とする請求項１５記載の方 法。 １７．接合部材（３２，３３）を接合部（１４）の範囲で予熱及び／又は再加熱 し、加熱作用を接合条件に応じて継手（１５）の両側で同一に、又は別様に調整 することを特徴とする請求項１５又は１６のいずれか記載の方法。 １８．少なくとも予熱及び／又は再加熱した接合部材（３２，３３）に不活性ガ スを吹き付けることを特徴とする請求項１７記載の方法。 １９．レーザ光（２０）を脈動させ、ビームスポット形状が円形スポット形状と は異なる場合パルス中の出力が高くなってビームスポット中の強度損失を少なく とも一部補償することを特徴とする、特に請求項１５〜１８のいずれか記載のレ ーザ接合方法。 ２０．部材を送る間に一方の接合部材（３２）の縁端（１０）を他方の接合部材 （３３）の一方の縁端（１１）と鋏のように合わせて垂直な運動成分を有する突 合せ継手とすることを特徴とする特に請求項１５〜１９のいずれか記載のレーザ 接合方法。 ２１．接合部（１４）を形成する接合部材（３２，３３）の面（１６，１７）を この接合部材（３２，３３）の工作物外面（３５）に対し９０°以外の角度（３ ４）に配置することを特徴とする、特にコイル管を溶接する請求項２０記載の方 法。 ２２．少なくとも２個の接合部材（３９，４０）を積層材料として広い面で互い に接合することを特徴とする請求項１５〜２１のいずれか記載の方法。 ２３．材質の異なる層（３９，４０）を少なくとも２層有する接合部材（３２） を少なくとも１個使用することを特徴とする請求項２２記載の方法。 ２４．積層した接合部材（３２）の１層又は限定数の層（３９又は４０）のみを 別の接合部材と接合することを特徴とする請求項１５〜２３のいずれか記載の方 法。 要約 レーザ光を接合隙間面と実質的に平行に進行させ且つ接合線に実質的に垂直に向 けてなるレーザ接合装置、特に縁端溶接装置、レーザ放射エネルギーが事実上接 合部の範囲でのみ吸収されるようレーザ放射が接合隙間面とほぼ平行に偏向して あり、及び／又はレーザ光（２０）は接合隙間（１２）を横切る方向で隙間と平 行な条線として形成又は集光してある。（第１図）