JP2891378B2 - Laser welding nozzle device - Google Patents
Laser welding nozzle deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明はレーザ光によって溶接を行なうレーザ溶接
ノズル装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a laser welding nozzle device for performing welding by laser light.
（従来の技術） レーザ溶接には、例えば金属線材の自動供給装置を使
用し、被溶接物に対して加工中にできるレーザ光の照射
点の溶融域に、金属線材を自動供給して溶接を行なうも
のがある。しかし、レーザ光のスポット径は通常0.1〜
0.4mm程度で金属線材の径に比べて小さく、そのため、
金属線材を一定速度で溶融域へ供給し、金属線材の全部
を溶かすことは非常に困難であった。(Prior art) In laser welding, for example, an automatic metal wire feeder is used, and a metal wire is automatically supplied to a melting area of a laser beam irradiation point formed during processing on a workpiece to perform welding. There is something to do. However, the laser beam spot diameter is usually 0.1 to
It is smaller than the diameter of the metal wire at about 0.4mm, so
It was very difficult to supply the metal wire to the melting zone at a constant speed and melt the entire metal wire.
このため、金属線材を粉末にし、これをあらかじめ被
溶接物に付着しておく方法が開発されたが、この方法で
は、加工中に金属粉末の供給量を制御することができな
いため、均一なビードを得ることが困難であった。For this reason, a method has been developed in which the metal wire is powdered and attached to the workpiece in advance.However, this method cannot control the supply amount of the metal powder during processing, so that a uniform bead is required. Was difficult to obtain.
最近、金属粉末の供給量を制御できるように、レーザ
加工機のヘッド部にサイドノズルを取り付け、被溶接物
に対するレーザ光の照射点近傍に、金属粉末を供給する
方法が開発されてきた。Recently, a method has been developed in which a side nozzle is attached to a head portion of a laser processing machine so that the supply amount of the metal powder can be controlled, and the metal powder is supplied in the vicinity of an irradiation point of the laser beam to the workpiece.
（発明が解決しようとする課題） 前記のように、従来のレーザ溶接方法には、それぞれ
問題があった。また、これらの問題を解決するために開
発されたサイドノズルから金属粉末を供給する方法も、
金属粉末を側方から供給するため、溶融域へ均一に供給
しにくく、また、ノズル部が比較的複雑になるという問
題があった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, each of the conventional laser welding methods has a problem. Also, a method of supplying metal powder from a side nozzle developed to solve these problems,
Since the metal powder is supplied from the side, there is a problem that it is difficult to uniformly supply the metal powder to the melting zone, and the nozzle portion is relatively complicated.
この発明は、このような問題に鑑みて創案されたもの
で、比較的簡単で、均一なビードを得ることのできるレ
ーザ溶接ノズル装置を提供することを目的とするもので
ある。The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a laser welding nozzle device which can obtain a relatively simple and uniform bead.
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 前述のごとき従来の問題に鑑みて、本発明は、溶接金
属粉末供給装置に接続したアウターノズルの内面と当該
アウターノズルの内側に配置したインナーノズルとの間
に、溶接金属粉末を通過する空間を形成したレーザ溶接
ノズル装置において、前記空間から噴出される溶接金属
粉末の集中部の位置を前記ノズル装置から照射されるレ
ーザ光のスポットの上方位置，一致した位置及び下方位
置の各位置へ調節すべく、前記アウターノズルに対して
インナーノズルを上下位置調節自在に設けた構成であ
る。[Constitution of the Invention] (Means for Solving the Problems) In view of the above-described conventional problems, the present invention relates to an inner surface of an outer nozzle connected to a welding metal powder supply device and an inner member disposed inside the outer nozzle. In a laser welding nozzle device which forms a space through which a welding metal powder passes between a nozzle and a nozzle, a position of a concentrated portion of the welding metal powder ejected from the space is positioned above a spot of a laser beam irradiated from the nozzle device. The inner nozzle is provided so as to be vertically adjustable with respect to the outer nozzle in order to adjust the position, the coincident position, and the lower position.
（実施例） 次に、この発明の実施例について図面に基づいて説明
する。第４図はこの発明を実施したNC炭酸ガスレーザ加
工機の正面図である。図示のように、このNC炭酸ガスレ
ーザ加工機１は、レーザ発振装置3,レーザヘッド5,これ
を直交するXY軸方向へ自在に移動させるレーザヘッド移
動装置7,これを支持する４本のポスト9,被溶接物取付台
11,電源装置13,NC装置15,操作盤17,溶接金属粉末供給装
置19及びレーザヘッド５の下部に設けた二重ノズル21等
からなっている。(Example) Next, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a front view of an NC carbon dioxide laser processing machine embodying the present invention. As shown in the figure, the NC carbon dioxide laser processing machine 1 comprises a laser oscillation device 3, a laser head 5, a laser head moving device 7 for freely moving the laser head 5 in the orthogonal XY axis direction, and four posts 9 for supporting the same. , Workpiece mounting base
11, a power supply unit 13, an NC unit 15, an operation panel 17, a welding metal powder supply unit 19, and a double nozzle 21 provided below the laser head 5.
レーザヘッド移動装置７は、Ｘ軸及びＹ軸方向へそれ
ぞれ設けられたサーボモータとボールねじ機構等からな
り、NC装置15の信号により制御され、レーザヘッド５を
水平方向へ移動させる。レーザヘッド５のＺ軸方向、即
ち上下方向の移動は、レーザヘッド５の上部に設けられ
たサーボモータによって行なわれる。また、レーザヘッ
ド５の下部に設けられた二重ノズル21は、通常水平方向
に対して垂直であるが、被溶接物の溶接部位に対応し
て、傾斜させることもできる。The laser head moving device 7 includes a servo motor and a ball screw mechanism provided in the X-axis and Y-axis directions, and is controlled by a signal from the NC device 15 to move the laser head 5 in the horizontal direction. The movement of the laser head 5 in the Z-axis direction, that is, the vertical direction, is performed by a servomotor provided above the laser head 5. The double nozzle 21 provided at the lower portion of the laser head 5 is usually perpendicular to the horizontal direction, but can be inclined in accordance with the welding portion of the workpiece.
次に、溶接金属粉末供給装置19及び二重ノズル21につ
いて、第１図によって説明する。図示のように、溶接金
属粉末供給装置19は、本体23および制御装置25等からな
っている。本体23は、上部に設けられた溶接金属粉末ホ
ッパー27から落下する溶接金属粉末を、内蔵したモータ
で駆動される回転円板の上面に受け、これをキャリアガ
ス配管29から供給されるAr又はHl等のガスの圧力によ
り、粉末供給管31から二重ノズル21へ供給するように構
成されている。制御装置25は前記の回転円板を駆動する
モータの回転数を制御し、粉末の供給量を調整すると共
に、キャリアガス配管29に設けられた弁の開閉等を行な
う。Next, the welding metal powder supply device 19 and the double nozzle 21 will be described with reference to FIG. As illustrated, the welding metal powder supply device 19 includes a main body 23, a control device 25, and the like. The main body 23 receives the welding metal powder falling from the welding metal powder hopper 27 provided on the upper part on the upper surface of a rotating disk driven by a built-in motor, and receives this Ar or H supplied from a carrier gas pipe 29. The pressure is supplied from the powder supply pipe 31 to the double nozzle 21 by the pressure of a gas such as l . The control device 25 controls the number of rotations of the motor for driving the rotating disk, adjusts the supply amount of the powder, and opens / closes a valve provided in the carrier gas pipe 29.
二重ノズル21は、図示のように、レーザ光の照射ノズ
ルであるインナーノズル33と、粉末噴射ノズルであるア
ウターノズル35等からなっており、インナーノズル33
は、アウターノズル35及び集光レンズ37に対して、図面
で上下方向へ移動できるようになっている。この図で
は、レーザ光のスポットLSと、溶接金属粉末の集中部FS
が、被溶接物Ｗの表面で一致している。As shown, the double nozzle 21 includes an inner nozzle 33 that is a laser beam irradiation nozzle, an outer nozzle 35 that is a powder injection nozzle, and the like.
Can move up and down with respect to the outer nozzle 35 and the condenser lens 37 in the drawing. In this figure, the laser beam spot LS and the weld metal powder concentrated portion FS
Coincide on the surface of the workpiece W.
インナーノズル33とアウターノズル35の上部には、隔
て用のリング39が設けてあり、両ノズルの間に空間41を
形成して、この中を溶接金属粉末（点の集合で表わす）
がガス圧により通過するようになっている。第２図
（ａ）は二重ノズル21のIIa-IIa断面図である。第２図
（ｂ）は、アウターノズル35の内面にスプライン状の溝
を設けた他の実施例で、各溝の断面積を同一にすること
ができるので、溶接金属粉末を比較的均一に噴出するこ
とができる。A ring 39 for separation is provided above the inner nozzle 33 and the outer nozzle 35, and a space 41 is formed between the two nozzles, in which a weld metal powder (represented by a set of points) is formed.
Are passed by gas pressure. FIG. 2A is a sectional view of the double nozzle 21 taken along the line IIa-IIa. FIG. 2 (b) shows another embodiment in which a spline-shaped groove is provided on the inner surface of the outer nozzle 35. Since the cross-sectional area of each groove can be the same, the welding metal powder is ejected relatively uniformly. can do.
インナーノズル33を上下方向へ移動させた場合のレー
ザ光のスポットLSと、溶接金属粉末の集中部FSの位置関
係は第３図にようになる。（ａ）図はインナーノズル33
とアウターノズル35の下端を合せた場合で、FSがLSより
上方になることを示している。（ｂ）図及び（ｃ）図
は、（ａ）図の位置からインナーノズル33を上方へ移動
させた場合で、その移動量に対応して、それぞれFSがLS
と一致、又はFSがLSより下方になることを示している。
このようにして、溶接金属粉末をレーザ光の照射点の溶
融域の近傍へ自由に供給することができるので、被溶接
物に均一なビードを得ることができる。FIG. 3 shows the positional relationship between the laser beam spot LS and the concentrated portion FS of the welding metal powder when the inner nozzle 33 is moved in the vertical direction. (A) The figure shows the inner nozzle 33
When the lower end of the outer nozzle 35 is aligned with the lower end of the outer nozzle 35, the FS is higher than the LS. (B) and (c) show the case where the inner nozzle 33 is moved upward from the position shown in (a), and FS is LS corresponding to the amount of movement.
Or that FS is lower than LS.
In this manner, the weld metal powder can be freely supplied to the vicinity of the melting area at the irradiation point of the laser beam, so that a uniform bead can be obtained on the workpiece.
［発明の効果］ 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、本
発明においては、ノズル装置におけるインナーノズル33
とアウターノズル35との間の空間41から噴出される溶接
金属粉末の集中部FSの位置を、レーザ光のスポットLSの
上方位置，一致した位置及び下方位置の各位置へ調節す
べく、アウターノズル35に対してインナーノズル33が上
下位置調節自在に設けてあるから、ワークの溶接を行う
部分の開先形状に対応してレーザ光のスポットLSの位置
に対して溶接金属粉末の集中部FSの位置を上方位置，一
致した位置及び下方位置に調節することができ、開先形
状に対応して供給される溶接金属粉末の量に応じて溶接
品質の向上を図ることができるものである。[Effects of the Invention] As can be understood from the above description of the embodiments, in the present invention, the inner nozzle 33 in the nozzle device is used.
In order to adjust the position of the concentrated portion FS of the welding metal powder ejected from the space 41 between the outer nozzle 35 and the outer nozzle 35, the outer nozzle is adjusted to the upper position, the coincident position, and the lower position of the laser beam spot LS. Since the inner nozzle 33 is provided vertically adjustable with respect to 35, the concentrated portion FS of the welding metal powder is positioned with respect to the position of the laser beam spot LS in accordance with the groove shape of the portion where the workpiece is welded. The position can be adjusted to an upper position, a coincident position, and a lower position, and the welding quality can be improved in accordance with the amount of the welding metal powder supplied corresponding to the groove shape.
第１図はこの発明の実施に使用した二重ノズル及び溶接
金属粉末供給装置の概略説明図，第２図（ａ）は第１図
二重ノズルのIIa-IIa断面図，第２図（ｂ）は他の実施
例の同様な断面図，第３図は二重ノズルの作用の説明
図，第４図はこの発明を実施したNC炭酸ガスレーザ加工
機の正面図である。 図面の主要な部分を表わす符号の説明 19……溶接金属粉末供給装置 21……二重ノズル 33……インナーノズル（照射ノズル） 35……アウターノズル（噴射ノズル） 37……集光レンズFIG. 1 is a schematic explanatory view of a double nozzle and a welding metal powder supply device used in the embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) is a sectional view of the double nozzle of FIG. 1 taken along the line IIa-IIa. ) Is a similar sectional view of another embodiment, FIG. 3 is an explanatory view of the operation of the double nozzle, and FIG. 4 is a front view of an NC carbon dioxide laser processing machine embodying the present invention. Explanation of reference numerals indicating main parts of drawings 19: welding metal powder supply device 21: double nozzle 33: inner nozzle (irradiation nozzle) 35: outer nozzle (injection nozzle) 37: condensing lens
Claims (1)
ウターノズル（35）の内面と当該アウターノズル（35）
の内側に配置したインナーノズル（33）との間に、溶接
金属粉末を通過する空間（41）を形成したレーザ溶接ノ
ズル装置において、前記空間（41）から噴出される溶接
金属粉末の集中部（FS）の位置を前記ノズル装置から照
射されるレーザ光のスポット（LS）の上方位置，一致し
た位置及び下方位置の各位置へ調節すべく、前記アウタ
ーノズル（35）に対してインナーノズル（33）を上下位
置調節自在に設けたことを特徴とするレーザ溶接ノズル
装置。An inner surface of an outer nozzle (35) connected to a welding metal powder supply device (19) and the outer nozzle (35).
In a laser welding nozzle device in which a space (41) through which the welding metal powder passes is formed between the inner nozzle (33) and the inner nozzle (33), a concentrated portion of the welding metal powder ejected from the space (41) ( In order to adjust the position of the outer nozzle (35) with respect to the outer nozzle (35), the position of the inner nozzle (33) is adjusted so as to adjust the position of the laser beam spot (LS) irradiated from the nozzle device to the upper position, coincident position, and lower position. ) Is provided so that the vertical position can be adjusted freely.
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- 1990-07-27 JP JP2197637A patent/JP2891378B2/en not_active Expired - Fee Related
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