JPS5825558B2 - レ−ザ加工装置 - Google Patents
レ−ザ加工装置Info
- Publication number
- JPS5825558B2 JPS5825558B2 JP55130761A JP13076180A JPS5825558B2 JP S5825558 B2 JPS5825558 B2 JP S5825558B2 JP 55130761 A JP55130761 A JP 55130761A JP 13076180 A JP13076180 A JP 13076180A JP S5825558 B2 JPS5825558 B2 JP S5825558B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- laser
- hole
- cover
- laser processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
- B23K26/1476—Features inside the nozzle for feeding the fluid stream through the nozzle
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は主として溶接加工に好適なレーザ加工装置に
係わり、特に加工部を不活性ガスによってシールドして
行う装置の改良に関する。
係わり、特に加工部を不活性ガスによってシールドして
行う装置の改良に関する。
たとえばレーザ溶接加工において、溶接される部分を大
気にさらした状態では溶接部に悪影響があるため、これ
を避けるべ〈従来から種々の工夫がなされている。
気にさらした状態では溶接部に悪影響があるため、これ
を避けるべ〈従来から種々の工夫がなされている。
第１図はその工夫したものの一つで溶接・溶断の両方を
兼ねることのできるレーザ加工用のノズルである。
兼ねることのできるレーザ加工用のノズルである。
同図において、集光レンズ１を内設するレンズホルダ２
とノズル３とがスペーサ４により同軸に結合されている
。
とノズル３とがスペーサ４により同軸に結合されている
。
ノズル３の先端部は内筒体５およびこの内筒体５の下端
側５を取囲む外筒体６の二重構造となり、いずれも先細
に形成されている。
側５を取囲む外筒体６の二重構造となり、いずれも先細
に形成されている。
内筒体５の先端は集束されたレーザ光７の射出孔８とな
り、また外筒体６の先端は射出孔８を取囲む環状の噴気
口９となっている。
り、また外筒体６の先端は射出孔８を取囲む環状の噴気
口９となっている。
外筒体６にはその側壁を貫通し、内・外筒間に形成され
たヘッダ１０に通じる不活性、例えばアルゴンガスの供
給管１１が接続されている。
たヘッダ１０に通じる不活性、例えばアルゴンガスの供
給管１１が接続されている。
また内筒体５の上部側にはその側壁を貫通して接続され
た酸素ガスの供給管１３が接続されている。
た酸素ガスの供給管１３が接続されている。
このノズルの場合、内筒体５の先細部５′の側壁に、ヘ
ッダ１０に開き内筒体５の内部に連通ずる通路１４が設
けられている。
ッダ１０に開き内筒体５の内部に連通ずる通路１４が設
けられている。
上記のノズル３による溶接加工は、供給管１３からの酸
素の供給を断ち、供給管１３からアルゴンガスを供給す
ることで行われる。
素の供給を断ち、供給管１３からアルゴンガスを供給す
ることで行われる。
被加工物１５゜１６溶接部１７は環状の噴気口９からの
アルゴンガスでシールドされ、大気にさらされることな
くレーザ光７の照射を受けることができ、また通路１４
から噴出するアルゴンガスの流れが溶接部１７からの蒸
気等の飛散物による集光レンズ１の汚染を防止すること
ができる。
アルゴンガスでシールドされ、大気にさらされることな
くレーザ光７の照射を受けることができ、また通路１４
から噴出するアルゴンガスの流れが溶接部１７からの蒸
気等の飛散物による集光レンズ１の汚染を防止すること
ができる。
しかしながら、噴気口９から出るアルゴンガスは溶接部
１７にできる溶融池を直接的に噴射してしまい、アルゴ
ンガスが溶接内部に入り込んで気孔を作ったり、また、
上記ノズルでは飛散物や蒸気を積極的に排除していない
構造となっているため、ノズルの先端の射出孔８や噴気
口９が長時間使用中には閉塞してしまうなどの不具合が
あった。
１７にできる溶融池を直接的に噴射してしまい、アルゴ
ンガスが溶接内部に入り込んで気孔を作ったり、また、
上記ノズルでは飛散物や蒸気を積極的に排除していない
構造となっているため、ノズルの先端の射出孔８や噴気
口９が長時間使用中には閉塞してしまうなどの不具合が
あった。
更に、上記のようなノズルではシールド面積が狭く、レ
ーザ光と被加工物とを相対的に移動して溶接する場合で
は、溶接部が十分冷却されない間に大気にさらされて酸
化してしまうという重大な不具合があった。
ーザ光と被加工物とを相対的に移動して溶接する場合で
は、溶接部が十分冷却されない間に大気にさらされて酸
化してしまうという重大な不具合があった。
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、シール
ド面積を加工完了部が酸化しない程度の温度に冷却され
る範囲とし、かつ加工部からの飛散物や蒸気をシールド
ガスと共に加工部の上方に導き、レーザ光の光路に直交
する方向に強制排除することにより、酸化防止を確実に
したレーザ加工を実施できるようにしたものである。
ド面積を加工完了部が酸化しない程度の温度に冷却され
る範囲とし、かつ加工部からの飛散物や蒸気をシールド
ガスと共に加工部の上方に導き、レーザ光の光路に直交
する方向に強制排除することにより、酸化防止を確実に
したレーザ加工を実施できるようにしたものである。
以下、実施例を示す図面を参照し、この発明を説明する
。
。
第２図および第３図はこの発明の一実施例のレーザ溶接
加工における装置を示す。
加工における装置を示す。
図において、レーザ発振器２１を有し、このレーザ発振
器２１から発振されたレーザ光２２は反射鏡２３、集光
レンズ２４を経て移動テーブル（図示せず）上に載置さ
れた被加工物２５ ａ ＞ ２５ ｂの合わせ部２６に
集束照射されるようになっている。
器２１から発振されたレーザ光２２は反射鏡２３、集光
レンズ２４を経て移動テーブル（図示せず）上に載置さ
れた被加工物２５ ａ ＞ ２５ ｂの合わせ部２６に
集束照射されるようになっている。
上記被工物２５ ａ 、２５ ｂの上方には、それらに
近接して合わせ部２６に対するレーザ光照射のスポット
部を十分に覆う面積をもつ角形または円形の覆い板２７
が水平に配置されている。
近接して合わせ部２６に対するレーザ光照射のスポット
部を十分に覆う面積をもつ角形または円形の覆い板２７
が水平に配置されている。
上記覆い板２７の面積は上記移動テーブルの加工走査速
度によって異なるが、要は合わせ部２６における溶接部
分が覆い板２７が外れた時点で、大気と酸化反応を起こ
しえない程度に温度低下する余裕の広さであればよい。
度によって異なるが、要は合わせ部２６における溶接部
分が覆い板２７が外れた時点で、大気と酸化反応を起こ
しえない程度に温度低下する余裕の広さであればよい。
また覆い板２７は必ずしも板状でなくてよく、加工形状
によって変形される。
によって変形される。
集光レンズ２４を透過した集束レーザ光２２との光路上
の位置となる覆い板２７のほぼ中央にはこの集束レーザ
光２２の光束全体を通過させる穴２８が穿設されている
。
の位置となる覆い板２７のほぼ中央にはこの集束レーザ
光２２の光束全体を通過させる穴２８が穿設されている
。
また、覆い板２７の上方には図示せぬ公知の送風機に接
続された送風管２９がスリット状の開口部に形成されて
いる先端を集束レーザ光２２の光束に可及的に近接して
設置されている。
続された送風管２９がスリット状の開口部に形成されて
いる先端を集束レーザ光２２の光束に可及的に近接して
設置されている。
この送風管２９の上記先端を含む一端部は排気管３０内
に嵌入されている。
に嵌入されている。
この排気管３０には集束レーザ光２２の光束全体が通過
するための通気孔３１が穿設されていて、この通気孔３
１は穴２８とほぼ同軸的に位置している。
するための通気孔３１が穿設されていて、この通気孔３
１は穴２８とほぼ同軸的に位置している。
一方、上記覆い板２７には穴２８の穿設のほかに、排気
管３０を間にした対称位置の四箇所にそれぞれ供給管３
２が接続されている。
管３０を間にした対称位置の四箇所にそれぞれ供給管３
２が接続されている。
これら供給管３２は、不活性ガス供給装置に接続し、被
加工物２５ａ。
加工物２５ａ。
２５ｂと覆い板２７との対向空間３３に不活性ガスを供
給するようになっている。
給するようになっている。
なお、上記排気管３０は、送風管２９の噴射による流束
を拡大しないことと、排気物を所定箇所に導くためのも
のであり、それらの必要がない場合には除去しても差し
支えない。
を拡大しないことと、排気物を所定箇所に導くためのも
のであり、それらの必要がない場合には除去しても差し
支えない。
次に上記の構成による作用を説明する。
先ず、図示せぬ送風機および不活性ガス供給装置を作動
せしめ、矢印Ａに示す方向から空気、窒素等の高速流体
を送風管２９より流し、また、各供給管３２からは、ア
ルゴン、ヘリウム等の不活性ガスがそれぞれ矢印Ｃおよ
びＤ方向から供給される。
せしめ、矢印Ａに示す方向から空気、窒素等の高速流体
を送風管２９より流し、また、各供給管３２からは、ア
ルゴン、ヘリウム等の不活性ガスがそれぞれ矢印Ｃおよ
びＤ方向から供給される。
上記不活性ガスは被加工物２５ａ 、２５ｂの面に向っ
て噴出し、矢印Ｅ、ＦまたはＧ、Ｈ方向に沿って流れ、
対向空間３３内に充満する。
て噴出し、矢印Ｅ、ＦまたはＧ、Ｈ方向に沿って流れ、
対向空間３３内に充満する。
上記充満した不活性ガスは排気管３０内に流れる高速流
体による吸引作用で矢印Ｉ、Ｊに示すように穴２８、通
気孔３１を通り上記高速流体と合流して矢印Ｂ方向に排
出される。
体による吸引作用で矢印Ｉ、Ｊに示すように穴２８、通
気孔３１を通り上記高速流体と合流して矢印Ｂ方向に排
出される。
このような状態にした後、レーザ発振器１を作動し、レ
ーザ光２２と被加工物２５ ａ 、２５ ｂとを相対的
に走査するために、前記図示せぬ移動テーブルを走査し
て合わせ部２６、溶接加工を行う。
ーザ光２２と被加工物２５ ａ 、２５ ｂとを相対的
に走査するために、前記図示せぬ移動テーブルを走査し
て合わせ部２６、溶接加工を行う。
集束レーザ光２２の照射を受けて一時的に溶融する合わ
せ部２６から発生する溶融飛散物や金属蒸気は、矢印Ｉ
、Ｊで示す不活性ガスの流れに乗って強制排気され、ま
た同時に、上記矢印Ｉ、Ｊの流れ作用を発生させる排気
管３０の高速流体は溶接内部に気孔をつくるガスを、照
射されて溶融している部分の合わせ部２６内部から強制
的に吸引し、矢印Ｂ方向に高速流体、不活性ガス、飛散
物等とともに排除する。
せ部２６から発生する溶融飛散物や金属蒸気は、矢印Ｉ
、Ｊで示す不活性ガスの流れに乗って強制排気され、ま
た同時に、上記矢印Ｉ、Ｊの流れ作用を発生させる排気
管３０の高速流体は溶接内部に気孔をつくるガスを、照
射されて溶融している部分の合わせ部２６内部から強制
的に吸引し、矢印Ｂ方向に高速流体、不活性ガス、飛散
物等とともに排除する。
上記気孔についてはシールドガスとなっている不活性ガ
スも一因となるが、上記したように矢印■。
スも一因となるが、上記したように矢印■。
Ｊとなり、合わせ部２６に直接吹きつけてはいないので
、溶融時の合わせ部２６内に侵入しにくくなる。
、溶融時の合わせ部２６内に侵入しにくくなる。
一方、覆い板２７は合わせ部２６における集束レーザ光
２２のスポット部を十分覆う面積になっているので、集
束レーザ光２２の照射を受けた合わせ部２６は覆い２７
から外れ、大気にふれても酸化されることはない。
２２のスポット部を十分覆う面積になっているので、集
束レーザ光２２の照射を受けた合わせ部２６は覆い２７
から外れ、大気にふれても酸化されることはない。
以上詳述したように、この発明は溶接、スクライビング
等の加工において、加工部もしくはその近傍に不活性ガ
スを直接噴射してシールドするのではなく、不活性ガス
が加工部より離れた周囲から加工部に向かう流れのシー
ルドとなるために、例えばレーザ溶接加工では、レーザ
光路に不活性ガスが導かれ、かつレーザ光路に交差する
方向に排出する手段を設けるとともに、シールドの雰囲
気をつくる覆い板加工走査速度に見合った大きさの面積
として構成したので、溶接加工においては、不活性ガス
が溶融部内に発生するガスが不活性ガスとともに強制的
に排出され、気孔のない溶接部を得ることができ、また
、溶接完了後、大気にふれて酸化してしまった従来の不
具合も覆いの面積を十分にとることにより解消された。
等の加工において、加工部もしくはその近傍に不活性ガ
スを直接噴射してシールドするのではなく、不活性ガス
が加工部より離れた周囲から加工部に向かう流れのシー
ルドとなるために、例えばレーザ溶接加工では、レーザ
光路に不活性ガスが導かれ、かつレーザ光路に交差する
方向に排出する手段を設けるとともに、シールドの雰囲
気をつくる覆い板加工走査速度に見合った大きさの面積
として構成したので、溶接加工においては、不活性ガス
が溶融部内に発生するガスが不活性ガスとともに強制的
に排出され、気孔のない溶接部を得ることができ、また
、溶接完了後、大気にふれて酸化してしまった従来の不
具合も覆いの面積を十分にとることにより解消された。
なお、上記実施例では、排気管内に設置した送風管より
高速の気体を流したが、水などの液体を高速に流しても
よい。
高速の気体を流したが、水などの液体を高速に流しても
よい。
また以上のような高速流体による排気作用のかわりに、
例えば真空吸引装置によって代替できることは言うまで
もない。
例えば真空吸引装置によって代替できることは言うまで
もない。
さらには、この発明の第２の実施例である第４図に示す
ように排気管３０と覆い板２７とは一体にせず、離して
設置し例えば排気管３０を矢印２−２で示す上下方向に
移動できるようにすれば、穴２８よりの吸Ｇ七げ量の微
調節をすることができる。
ように排気管３０と覆い板２７とは一体にせず、離して
設置し例えば排気管３０を矢印２−２で示す上下方向に
移動できるようにすれば、穴２８よりの吸Ｇ七げ量の微
調節をすることができる。
第５図はこの発明の第３の実施例で、この実施例に覆い
板２７は裏面に不活性ガスを穴２８に向って導くための
溝３４を設けたものであって、上記溝３４によって不活
性ガスの排気管３０内への流れ込みはより良好となる。
板２７は裏面に不活性ガスを穴２８に向って導くための
溝３４を設けたものであって、上記溝３４によって不活
性ガスの排気管３０内への流れ込みはより良好となる。
なおこの発明は上記実施例に限定されることなく、要旨
を逸脱しない範囲で種々変形できるものである。
を逸脱しない範囲で種々変形できるものである。
第１図従来の装置の断面図、第２図はこの発明の一実施
例を示す断面図、８３図は第２図の■−■線に沿って切
断した断面図、第４図はこの発明の第２実施例を示す断
面図、第５図はこの発明の第３の実施例を示す平面図で
ある。 ２１・・・・・・レーザ発振器、２２・・・・・・レー
ザ光、２４・・・・・・集光レンズ、２５ａ 、２５ｂ
・・・・・・被加工物、２７・・・・・・覆い板、２８
・・・・・・穴、２９・・・・・・送風管、３０・・・
・・・排気管、３２・・・・・・供給管。
例を示す断面図、８３図は第２図の■−■線に沿って切
断した断面図、第４図はこの発明の第２実施例を示す断
面図、第５図はこの発明の第３の実施例を示す平面図で
ある。 ２１・・・・・・レーザ発振器、２２・・・・・・レー
ザ光、２４・・・・・・集光レンズ、２５ａ 、２５ｂ
・・・・・・被加工物、２７・・・・・・覆い板、２８
・・・・・・穴、２９・・・・・・送風管、３０・・・
・・・排気管、３２・・・・・・供給管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ レーザ発振器と、上記レーザ発振器から放出される
レーザ光を集光して被加工物に集束スポットを照射する
集光レンズと、上記集光レンズと上記被加工物との間に
なり上記レーザ光に交差して設けられるとともに上記レ
ーザ光の光路上になる位置に上記レーザ光を通過させる
穴を有する覆いと、上記覆いと上記被加工物との対向空
間に対し上記穴から離れた位置から不活性ガスを供給す
る供給手段と、上記覆いの上方に位置し上記対向空間に
充満された不活性ガスを上記穴より導き上記レーザ光の
光路外に排出装置とを備えることを特徴とするレーザ加
工装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工装置におい
て、覆いはレーザ光の照射後の加工部が加工走査時大気
に接触した時点で酸化されない温度に低下することを補
償する面積になっていることを特徴とするレーザ加工装
置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工装置におい
て、排出装置は通気孔を有しこの通気孔をレーザ光路に
位置して設けられる外管とこの外管に嵌入され一端を上
記通気孔に可及的に接近して設けられ上記通気孔を通過
するレーザ光に交差する方向に高速の流体を噴出する内
管とで構成されることを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55130761A JPS5825558B2 (ja) | 1980-09-22 | 1980-09-22 | レ−ザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55130761A JPS5825558B2 (ja) | 1980-09-22 | 1980-09-22 | レ−ザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5756190A JPS5756190A (en) | 1982-04-03 |
| JPS5825558B2 true JPS5825558B2 (ja) | 1983-05-27 |
Family
ID=15042017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55130761A Expired JPS5825558B2 (ja) | 1980-09-22 | 1980-09-22 | レ−ザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5825558B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58179989U (ja) * | 1982-05-25 | 1983-12-01 | 株式会社東芝 | レ−ザ照射装置 |
| US5045668A (en) * | 1990-04-12 | 1991-09-03 | Armco Inc. | Apparatus and method for automatically aligning a welding device for butt welding workpieces |
| US5981901A (en) * | 1991-11-29 | 1999-11-09 | La Rocca; Aldo Vittorio | Method and device for gas shielding laser processed work pieces |
| JP2009166065A (ja) * | 2008-01-15 | 2009-07-30 | Nippon Densan Corp | レーザ加工方法、軸受装置、スピンドルモータ、およびディスク駆動装置 |
-
1980
- 1980-09-22 JP JP55130761A patent/JPS5825558B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5756190A (en) | 1982-04-03 |
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