JP3752216B2 - Laser welding head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザー加工とアーク加工とを同時に行なうレーザー溶接ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
鋼板等の金属の溶接・切断・穿孔・表面改質処理等の加工技術、例えば、金属同士を接合する溶接技術の一種として、レーザー溶接とアーク溶接が知られている。レーザー光は光学機器により集光して高いエネルギー密度が得られることから深い溶け込みの溶接を行なうことができる。MIG溶接等消耗電極となるワイヤを供給するアーク溶接では、開先裕度が高い溶接が可能となる。
【0003】
近年、レーザー溶接とアーク溶接を同時に行なうことができるレーザー溶接ヘッドが種々開発されている(例えば、特許文献1参照)。レーザー溶接とアーク溶接を同時に行なうことにより、レーザーで生じたプラズマによりアークが安定したり、高価な装置にすることなく高出力を得ることが可能になる。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−122950号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
レーザー溶接とアーク溶接を同時に行なう場合、電極棒をヘッド内に配置することになる。特に、MIG溶接等消耗電極となるワイヤを供給するアーク溶接では、給電を行なうための銅パイプ等と送給されるワイヤを同軸状態にして溶接ヘッド内に配置する必要があった。
【0006】
溶接ヘッド内にはレーザー光学系が配置されているため、曲げ癖がつかない状態の曲率を保つようにワイヤを配置するためには、溶接ヘッドを構成する場合には、溶接ヘッドの外部に銅パイプ等とワイヤを先端近傍まで配置し、レーザー光を避けた状態で銅パイプ等とワイヤを溶接ヘッド内に設ける必要があった。
【0007】
このため、溶接ヘッドが大型化すると共に外部に給電用の配管等が存在し、ロボット等による取りまわしに制約を受けることになっていた。また、銅パイプ等とワイヤが同軸状態で配設されているためワイヤの調整自由度が制約され、先端位置を調整し難い状況にあるのが現状であった。
【0008】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、溶接ヘッドの大型化を抑制することができると共にワイヤの調整自由度を向上させることができるレーザー溶接ヘッドを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明のレーザー溶接ヘッドは、消耗電極となるワイヤが先端チップに供給されてアーク放電により溶接部位の溶接を行なうアーク溶接手段と、入力されたレーザー光を分岐レンズ群で分岐すると共に集光レンズ群を介して分岐したレーザー光を先端チップの周囲から前記溶接部位に集光させるレーザー溶接手段とが一つの本体に備えられたレーザー溶接ヘッドにおいて、消耗電極となるワイヤの供給系とワイヤに給電を行なう給電系とが独立して設けられ、レーザー光に交差する方向の前記先端チップの位置を調整するチップ位置調整機構を備え、前記チップ位置調整機構は、レーザー光に交差する一方向に先端チップを調整する一方向調整手段であり、一方向調整手段は、本体に対して先端チップを互いに反対方向に移動させる一対のねじ部材を備え、一対のねじ部材により先端チップの一方向位置を調整固定することを特徴とする。
また、消耗電極となるワイヤが先端チップに供給されてアーク放電により溶接部位の溶接を行なうアーク溶接手段と、入力されたレーザー光を分岐レンズ群で分岐すると共に集光レンズ群を介して分岐したレーザー光を先端チップの周囲から前記溶接部位に集光させるレーザー溶接手段とが一つの本体に備えられたレーザー溶接ヘッドにおいて、消耗電極となるワイヤの供給系とワイヤに給電を行なう給電系とが独立して設けられ、レーザー光に交差する方向の前記先端チップの位置を調整するチップ位置調整機構を備え、チップ位置調整機構は、レーザー光に交差する二方向に先端チップを調整する二方向調整手段であり、二方向調整手段は、本体に対してレーザー光に交差する第1方向に先端チップを移動させる第1ねじ部材と、第1方向への移動により傾斜面を介して第1方向に交差する方向に先端チップを移動させる第2ねじ部材とから構成され、第1ねじ部材により第1方向の先端チップの位置を調整固定した後第2ねじ部材により第1方向に交差する方向に先端チップの位置を調整固定することを特徴とする。
【0010】
そして、請求項1又は2に記載のレーザー溶接ヘッドにおいて、消耗電極となるワイヤは本体の内部に配置されたフレキシブルチューブを介して先端チップに供給され、ワイヤへの給電を行なうために先端チップに電気的に接続される給電棒部材が本体の外部に配置されたことを特徴とする。
【0016】
また、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のレーザー溶接ヘッドにおいて、
分岐したレーザー光のそれぞれに対応して独立した保護レンズを集光レンズ群の溶接部位側に設けたことを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1には本発明の一実施形態例に係るレーザー溶接ヘッドの断面、図2には図1中のII-II 線矢視、図3には図2中のIII-III 線矢視、図4には図3中の要部拡大状況、図5には図2中のV-V 線矢視、図6には図2中のVI-VI 線矢視を示してある。
【0018】
図1、図2に示すように、レーザー溶接ヘッド1の上部には光ファイバ2の先端部が接続されている。光ファイバ2の基端部は、例えば、図示しないYAGレーザー発振器に接続され、YAGレーザー発振器からのレーザー光3が光ファイバ2により伝送されてレーザー溶接ヘッド1内に導かれる。
【0019】
レーザー溶接ヘッド1にはコリメートレンズ群4が設けられ、光ファイバ2の先端からでたレーザー光3はコリメートレンズ群4により平行光とされる。コリメートレンズ群4の下側には45度に傾斜して設けられ平行光の半分を横方向に反射させる第1傾斜ミラー5が配置され、第1傾斜ミラー5の対向部には45度に傾斜して設けられ第1傾斜ミラー5で横方向に反射されたレーザー光3を下方向に反射させる第2傾斜ミラー6が配置されている。
【0020】
コリメートレンズ群4で平行光とされた断面円形のレーザー光3は、半分が断面半円形の第1レーザー光3aとされると共に、半分が第1傾斜ミラー5及び第2傾斜ミラー6で反射されて断面半円形の第2レーザー光3bとされ、第1レーザー光3aと第2レーザー光3bが間隔を隔てた平行光とされる。
【0021】
レーザー溶接ヘッド1の下端部には溶接ヘッド7が設けられ、溶接ヘッド7の内周部には金属製のサポートブラケット11が取り付けられている。サポートブラケット11には消耗電極となるワイヤ8が供給される金属製の先端チップ9が支持され、サポートブラケット11を介して先端チップ9に給電される。
【0022】
溶接ヘッド7の上部には集光レンズ群15が配置され、集光レンズ群15により平行光とされた第1レーザー光3aと第2レーザー光3bが集光される。集光レンズ群15により集光される途中の第1レーザー光3aと第2レーザー光3bは先端チップ9の側部を通過し、サポートブラケット11には、集光される途中の第1レーザー光3aと第2レーザー光3bが通過する通過穴10が形成されている。
【0023】
図2、図3に示すように、先端チップ9はサポートブラケット11に取り付けられている。先端チップ9は第1レーザー光3a及び第2レーザー光3bに交差する方向(図2中左右方向及び紙面に垂直な方向)の位置が二方向調整手段としてのチップ位置調整機構31により調整されるようになっている。
【0024】
図3、図4に示すように、先端チップ9の端部の一方側(図中上側)には平行面33が形成され、平行面33には第1ねじ部材32の先端が接触するようになっている。第1ねじ部材32の回転調整により平行面33が押し引きされて第1方向(図中上下方向)の位置が調整される。
【0025】
先端チップ9の端部の他方側(図中下側)には傾斜面34が形成され、傾斜面34には第2ねじ部材35の先端が接触するようになっている。第2ねじ部材35の回転調整により傾斜面34が押し引きされて第1方向に交差する第2方向(図中左右方向)の位置が調整される。
【0026】
尚、図中の符号で36は第1ねじ部材32及び第2ねじ部材35の盲栓となるピンである。つまり、第1ねじ部材32及び第2ねじ部材35の調整を行なう場合、ピン36を外して行い調整後にピン36を嵌合させる。
【0027】
上述したチップ位置調整機構31は、第1ねじ部材32により先端チップ9の第1方向の位置を調整して第1方向の位置を固定し、その後、第2ねじ部材35により先端チップ9の第2方向の位置を調整して第2方向の位置を固定する。
これにより、第1レーザー光3aと第2レーザー光3bに対し先端チップ9の位置、即ち、ワイヤ8の供給位置を一致させるように調整することが可能になる。
【0028】
尚、二方向調整手段を例に挙げてチップ位置調整機構31を説明したが、一方向調整手段を適用することも可能である。即ち、先端チップ9の端部の他方側(図中下側)に平行面を形成し、平行面に第2ねじ部材35を接触させることも可能である。この場合、第1ねじ部材32を第2ねじ部材35を互いに逆回転させながら位置調整することで、第1方向(図中上下方向)の位置が調整される。
【0029】
図2、図5に示すように、レーザー溶接ヘッド1の上部からレーザー溶接ヘッド1の内部を通してワイヤ8が供給され、ワイヤ8は案内部材12により先端チップ9に供給される。ワイヤ8は樹脂等の保護材(フレキシブルチューブ)で被覆され、もしくは樹脂等のフレキシブルチューブに挿入されている。先端チップ9の部位でワイヤ8は先端チップ9に接触した状態で露出するように供給され、保護材で被覆されたワイヤ8は案内部材12により先端チップ9の中心に案内される(ワイヤ8の供給系)。
【0030】
図2、図5に示すように、レーザー溶接ヘッド1の上部からレーザー溶接ヘッド1の外部を経由して給電用のブスバー17が設けられ、ブスバー17の下端部は通電接続部18を介してサポートブラケット11に接続されている。ブスバー17は図示しない電源に接続され、ブスバー17から通電接続部18、サポートブラケット11を介して先端チップ9に通電され、先端チップ9に支持されるワイヤ8に電力が供給されて消耗電極とされる(給電系)。
【0031】
ブスバー17及びサポートブラケット11を介してワイヤ8に通電するようにしたので、ワイヤ8を通電材(銅パイプ等)と共に先端チップ9に供給する必要がなくなる。このため、ワイヤ8の供給の自由度が向上してレーザー溶接ヘッド1の周囲に溶接ロボット等の取りまわしのスペースが確保される。
【0032】
即ち、図5に示したように、光ファイバ2の接続部に隣接してワイヤ8を供給する部位19を束ねることができ、レーザー溶接ヘッド1の周囲にワイヤ8を供給するためのスペースが不要になる。
【0033】
図2、図6に示すように、集光レンズ群15の下側には第1レーザー光3aと第2レーザー光3bを独立して透過させる円形の保護レンズ21,22を備えたカートリッジ23が設けられ、保護レンズ21,22は第1レーザー光3aと第2レーザー光3bが透過する部位に対向してそれぞれカートリッジ23に設けられている。
【0034】
そして、図6に示すように、カートリッジ23にはワイヤ8が通過するための切欠24が形成されている。
【0035】
保護レンズ21,22を備えたカートリッジ23を配設したことにより、第1レーザー光3aと第2レーザー光3bの照射を阻害することなく溶接部の熱や溶融金属などから集光レンズ群15を保護することができる。
【0036】
そして、第1レーザー光3aと第2レーザー光3bが透過する部位に対向して保護レンズ21,22をそれぞれ独立して設けたので、市販の標準レンズをそのまま使用して特別に保護レンズ21,22のための機械加工等が不要になる。また、溶接部の熱や溶融金属などによるダメージを受けた場合に、ダメージを受けた側の保護レンズ21もしくは保護レンズ22だけの交換が可能になり、コストを大幅に低減することができる。
【0037】
上記構成のレーザー溶接ヘッド1では、光ファイバ2で伝送された図示しないYAGレーザー発振器からのレーザー光3が下向きに入光し、コリメートレンズ群4により平行光とされる。コリメートレンズ群4で平行光とされた断面円形のレーザー光3は、半分が断面半円形の第1レーザー光3aとされると共に、半分が第1傾斜ミラー5及び第2傾斜ミラー6で反射されて断面半円形の第2レーザー光3bとされ、第1レーザー光3aと第2レーザー光3bが間隔を隔てた平行光とされる。
【0038】
第1レーザー光3aと第2レーザー光3bは集光レンズ群15を通り、保護レンズ21,22を透過して先端チップ9の側部から通過穴10を通って溶接部に集光される。同時に、ワイヤ8が先端チップ9に供給されると共にブスバー17から通電接続部18、サポートブラケット11を介して先端チップ9に通電され、先端チップ9に支持されるワイヤ8に電力が供給されて消耗電極とされる。
【0039】
これにより、第1レーザー光3a及び第2レーザー光3bの集光によるレーザー溶接と、ワイヤ8への通電によるアーク溶接(MIG溶接)とが同時に行なわれる。
【0040】
第1レーザー光3a及び第2レーザー光3bの集光点とワイヤ8の供給位置とを一致させるため、位置調整機構31の第1ねじ部材32により先端チップ9の第1方向の位置を調整して第1方向の位置を固定し、その後、第2ねじ部材35により先端チップ9の第2方向の位置を調整して第2方向の位置を固定する。
【0041】
これにより、ワイヤ8に曲げ癖等があった場合でも、第1レーザー光3a及び第2レーザー光3bの集光点に対してワイヤ8の供給位置を一致させるように調整することが可能になる。ワイヤ8には給電のための銅パイプ等が設けられていないため、先端チップ9の位置を調整した場合でも樹脂製の保護材が被覆されたワイヤ8自身の変形により先端チップ9の移動が吸収される。
【0042】
位置調整機構31を設けたことにより、第1レーザー光3a及び第2レーザー光3bの集光点と消耗電極となるワイヤ8の位置を一致させることができ、レーザー位置とアーク位置とを最適な状態に保持することが可能になる。
【0043】
また、上述したブスバー17及びサポートブラケット11を介してワイヤ8に通電するようにしたので、ワイヤ8を通電材(銅パイプ等)と共に先端チップ9に供給する必要がなくなり、ワイヤ8の調整の自由度が向上する。
【0044】
このため、ワイヤ8の供給の自由度が向上してレーザー溶接ヘッド1の周囲に溶接ロボット等の取りまわしのスペースが確保される。
【0045】
更に、保護レンズ21,22を備えたカートリッジ23を配設したことにより、第1レーザー光3aと第2レーザー光3bの照射を阻害することなく溶接部の熱や溶融金属などから集光レンズ群15を保護することができる。
【0046】
そして、第1レーザー光3aと第2レーザー光3bが透過する部位に対向して保護レンズ21,22をそれぞれ独立して設けたので、特別に保護レンズ21,22のための機械加工等を行なうことなく市販された標準レンズを使用することができる。また、溶接部の熱や溶融金属などによるダメージを受けた場合に、ダメージを受けた側の保護レンズ21もしくは保護レンズ22だけの交換が可能になり、コストを大幅に低減することができる。
【0047】
尚、本発明のレーザー溶接ヘッド1としては、先端チップ9の位置調整機構31が備えられていれば、銅パイプ等の通電手段と同軸状のワイヤ8を設けたものや、1枚の保護レンズを備えたものを適用することも可能である。
【0048】
また、アーク溶接としては、消耗電極となるワイヤを供給するものであば、炭酸ガスアーク溶接や混合ガスシールドアーク溶接等を適用することも可能である。また、場合によっては、ノンガスシールドアーク溶接を適用することも可能である。
【0049】
また、本発明のレーザー溶接ヘッド1は、切断、穿孔等溶接以外のの加工に適用することも可能である。
【0050】
【発明の効果】
本発明のレーザー溶接ヘッドは、
消耗電極となるワイヤが先端チップに供給されてアーク放電により溶接部位の溶接を行なうアーク溶接手段と、入力されたレーザー光を分岐レンズ群で分岐すると共に集光レンズ群を介して分岐したレーザー光を先端チップの周囲から前記溶接部位に集光させるレーザー溶接手段とが一つの本体に備えられたレーザー溶接ヘッドにおいて、
消耗電極となるワイヤの供給系とワイヤに給電を行なう給電系とが独立して設けられているので、
ワイヤの供給の自由度が向上してレーザー溶接ヘッドの周囲の取りまわしのスペースを確保することができる。
【0051】
この結果、溶接ヘッドの大型化を抑制することができると共にワイヤの調整自由度を向上させることができるレーザー溶接ヘッドとなる。
更に、レーザー光に交差する方向の前記先端チップの位置を調整するチップ位置調整機構を備えたので、レーザー光の集光位置に応じて先端チップの位置を調整することができる。
更に、前記チップ位置調整機構として、レーザー光に交差する一方向に先端チップを調整する一方向調整手段を用いれば、先端チップの一方向の位置を調整することができる。
一方向調整手段は、本体に対して先端チップを互いに反対方向に移動させる一対のねじ部材を備え、一対のねじ部材により先端チップの一方向位置を調整固定するようにしたので、ねじ部材の調整により先端チップの位置を調整することができる。
また、前記チップ位置調整機構として、レーザー光に交差する二方向に先端チップを調整する二方向調整手段を用いれば、先端チップの二方向の位置を調整することができる。
二方向調整手段は、本体に対してレーザー光に交差する第1方向に先端チップを移動させる第1ねじ部材と、第1方向への移動により傾斜面を介して第1方向に交差する方向に先端チップを移動させる第2ねじ部材とから構成され、第1ねじ部材により第1方向の先端チップの位置を調整固定した後第2ねじ部材により第1方向に交差する方向に先端チップの位置を調整固定するようにしたので、第1ねじ部材と第2ねじ部材により先端チップの二方向の位置を調整することができる。
【0052】
そして、請求項1又は2に記載のレーザー溶接ヘッドにおいて、消耗電極となるワイヤは本体の内部に配置されたフレキシブルチューブを介して先端チップに供給され、ワイヤへの給電を行なうために先端チップに電気的に接続される給電棒部材が本体の外部に配置されているので、ワイヤの供給の自由度が向上してレーザー溶接ヘッドの周囲の取りまわしのスペースを確保することができる。
【0058】
また、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のレーザー溶接ヘッドにおいて、分岐したレーザー光のそれぞれに対応して独立した保護レンズを集光レンズ群の溶接部位側に設けたことを特徴とする。特別に保護レンズのための機械加工等を行なうことなく市販された標準レンズを使用することができ、また、溶接部の熱や溶融金属などによるダメージを受けた場合に、ダメージを受けた側の保護レンズだけの交換が可能になり、コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例に係るレーザー溶接ヘッドの断面図。
【図2】図1中のII-II 線矢視図。
【図3】図2中のIII-III 線矢視図。
【図4】図3中の要部拡大図。
【図5】図2中のV-V 線矢視図。
【図6】図2中のVI-VI 線矢視図。
【符号の説明】
1 レーザー溶接ヘッド
2 光ファイバ
3 レーザー光
4 コリメートレンズ群
5 第1傾斜ミラー
6 第2傾斜ミラー
7 溶接ヘッド
8 ワイヤ
9 先端チップ
10 通過穴
11 サポートブラケット
12 案内部材
15 集光レンズ群
17 ブスバー
18 通電接続部
19 供給部位
21,22 保護レンズ
23 カートリッジ
24 切欠
31 チップ位置調整機構
32 第1ねじ部材
33 平行面
34 傾斜面
35 第2ねじ部材
36 ピン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser welding head that performs laser processing and arc processing simultaneously.
[0002]
[Prior art]
Laser welding and arc welding are known as processing techniques such as welding, cutting, drilling, and surface modification treatment of metals such as steel plates, for example, as a kind of welding techniques for joining metals together. Since laser light is condensed by an optical device and a high energy density is obtained, deep penetration welding can be performed. In arc welding for supplying a wire serving as a consumable electrode such as MIG welding, welding with a high groove tolerance becomes possible.
[0003]
In recent years, various laser welding heads that can perform laser welding and arc welding simultaneously have been developed (see, for example, Patent Document 1). By performing laser welding and arc welding at the same time, it is possible to stabilize the arc by the plasma generated by the laser, and to obtain a high output without using an expensive apparatus.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-122950
[Problems to be solved by the invention]
When laser welding and arc welding are performed simultaneously, the electrode rod is disposed in the head. In particular, in arc welding for supplying a wire serving as a consumable electrode such as MIG welding, it is necessary to arrange a copper pipe or the like for supplying power and the wire to be fed in the welding head in a coaxial state.
[0006]
Since the laser optical system is arranged in the welding head, in order to arrange the wire so as to maintain the curvature without bending bend, when configuring the welding head, the copper is placed outside the welding head. It has been necessary to dispose the pipe and the wire up to the vicinity of the tip and to provide the copper pipe and the wire in the welding head in a state avoiding the laser beam.
[0007]
For this reason, the welding head is increased in size, and a power supply pipe or the like is present outside, which restricts handling by a robot or the like. Further, since the copper pipe and the wire are arranged coaxially, the degree of freedom in adjusting the wire is restricted, and it is difficult to adjust the tip position.
[0008]
This invention is made | formed in view of the said condition, and it aims at providing the laser welding head which can suppress the enlargement of a welding head and can improve the freedom degree of adjustment of a wire.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The laser welding head of the present invention that solves the above problems includes an arc welding means for welding a welded part by arc discharge when a wire serving as a consumable electrode is supplied to a tip, and a laser beam input is branched by a branch lens group. In addition, in a laser welding head having a laser welding means for condensing a laser beam branched via a condensing lens group from the periphery of the tip to the welding site, a wire serving as a consumable electrode is supplied. And a power supply system for supplying power to the wire are provided independently , and includes a tip position adjusting mechanism that adjusts the position of the tip of the tip in a direction crossing the laser beam, and the tip position adjusting mechanism intersects the laser beam. It is a one-way adjusting means for adjusting the tip in one direction, and the one-way adjusting means is arranged so that the tip is opposite to the main body. A pair of screw member for moving, and adjusting fixing the one-way position of the distal tip by a pair of screw members.
Further, a wire serving as a consumable electrode is supplied to the tip of the tip and arc welding means for welding the welded part by arc discharge, and the input laser beam is branched at the branch lens group and branched through the condenser lens group. In a laser welding head provided with a laser welding means for condensing laser light from the periphery of the tip to the welding site, a main body is provided with a wire supply system serving as a consumable electrode and a power supply system for supplying power to the wire. A tip position adjustment mechanism that is provided independently and adjusts the position of the tip tip in a direction that intersects the laser beam, and the tip position adjustment mechanism adjusts the tip tip in two directions that intersect the laser beam. The two-way adjusting means is a first screw member that moves the tip in a first direction that intersects the laser beam with respect to the main body; And a second screw member that moves the tip in a direction intersecting the first direction via the inclined surface, and after adjusting and fixing the position of the tip in the first direction by the first screw member, The position of the tip is adjusted and fixed in a direction intersecting the first direction by two screw members.
[0010]
The laser welding head according to claim 1 or 2 , wherein the wire serving as the consumable electrode is supplied to the tip by way of a flexible tube disposed inside the main body, and is supplied to the tip for supplying power to the wire. The power supply rod member to be electrically connected is arranged outside the main body.
[0016]
In the laser welding head according to any one of claims 1 to 3 ,
An independent protective lens corresponding to each of the branched laser beams is provided on the welding site side of the condenser lens group.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 is a cross-sectional view of a laser welding head according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view taken along line II-II in FIG. 1, FIG. 3 is a view taken along line III-III in FIG. 4 shows the state of enlargement of the main part in FIG. 3, FIG. 5 shows the VV line arrow in FIG. 2, and FIG. 6 shows the VI-VI line arrow in FIG.
[0018]
As shown in FIGS. 1 and 2, the tip of an optical fiber 2 is connected to the top of the laser welding head 1. The base end portion of the optical fiber 2 is connected to, for example, a YAG laser oscillator (not shown), and the laser light 3 from the YAG laser oscillator is transmitted through the optical fiber 2 and guided into the laser welding head 1.
[0019]
The laser welding head 1 is provided with a collimating lens group 4, and the laser light 3 emitted from the tip of the optical fiber 2 is converted into parallel light by the collimating lens group 4. A first inclined mirror 5 is provided below the collimating lens group 4 so as to be inclined at 45 degrees and reflects half of the parallel light in the lateral direction, and the opposite part of the first inclined mirror 5 is inclined at 45 degrees. The second inclined mirror 6 is provided that reflects the laser beam 3 reflected in the lateral direction by the first inclined mirror 5 downward.
[0020]
The laser beam 3 having a circular cross-section made parallel light by the collimating lens group 4 is a first laser beam 3a having a half-circular cross-section, and half is reflected by the first tilt mirror 5 and the second tilt mirror 6. Thus, the
[0021]
A welding head 7 is provided at the lower end of the laser welding head 1, and a metal support bracket 11 is attached to the inner periphery of the welding head 7. The support bracket 11 supports a metal tip 9 to which a wire 8 serving as a consumable electrode is supplied, and power is supplied to the tip 9 through the support bracket 11.
[0022]
A condensing lens group 15 is disposed on the upper part of the welding head 7, and the first laser light 3 a and the
[0023]
As shown in FIGS. 2 and 3, the tip 9 is attached to the support bracket 11. The tip tip 9 is adjusted by a tip position adjusting mechanism 31 serving as a two-way adjusting means in the direction intersecting the first laser beam 3a and the
[0024]
As shown in FIGS. 3 and 4, a parallel surface 33 is formed on one side (upper side in the drawing) of the end of the tip 9, and the tip of the first screw member 32 is in contact with the parallel surface 33. It has become. By adjusting the rotation of the first screw member 32, the parallel surface 33 is pushed and pulled to adjust the position in the first direction (vertical direction in the figure).
[0025]
An inclined surface 34 is formed on the other side (lower side in the figure) of the end portion of the tip 9, and the tip of the second screw member 35 is in contact with the inclined surface 34. By adjusting the rotation of the second screw member 35, the inclined surface 34 is pushed and pulled, and the position in the second direction (the left-right direction in the figure) intersecting the first direction is adjusted.
[0026]
Reference numeral 36 in the drawing denotes a pin that becomes a blind plug for the first screw member 32 and the second screw member 35. That is, when adjusting the first screw member 32 and the second screw member 35, the pin 36 is removed and the pin 36 is fitted after the adjustment.
[0027]
The tip position adjusting mechanism 31 described above adjusts the position of the tip tip 9 in the first direction by the first screw member 32 and fixes the position of the tip direction in the first direction. The position in the second direction is adjusted to fix the position in the second direction.
Thereby, it is possible to adjust the position of the tip 9, that is, the supply position of the wire 8 to coincide with the first laser light 3 a and the
[0028]
Although the tip position adjusting mechanism 31 has been described by taking the two-way adjusting means as an example, it is also possible to apply the one-way adjusting means. That is, it is also possible to form a parallel surface on the other side (lower side in the drawing) of the end portion of the tip end 9 and bring the second screw member 35 into contact with the parallel surface. In this case, by adjusting the position of the first screw member 32 while rotating the second screw member 35 in the opposite directions, the position in the first direction (vertical direction in the figure) is adjusted.
[0029]
As shown in FIGS. 2 and 5, the wire 8 is supplied from the upper part of the laser welding head 1 through the inside of the laser welding head 1, and the wire 8 is supplied to the tip 9 by the guide member 12. The wire 8 is covered with a protective material (flexible tube) such as resin, or is inserted into a flexible tube such as resin. The wire 8 is supplied so as to be exposed in a state where it is in contact with the distal tip 9 at the site of the distal tip 9, and the wire 8 covered with the protective material is guided to the center of the distal tip 9 by the guide member 12 (of the wire 8). Supply system).
[0030]
As shown in FIGS. 2 and 5, a power supply bus bar 17 is provided from the upper part of the laser welding head 1 through the outside of the laser welding head 1, and the lower end portion of the bus bar 17 is supported through an energization connection portion 18. It is connected to the bracket 11. The bus bar 17 is connected to a power supply (not shown), and the tip chip 9 is energized from the bus bar 17 through the energizing connection portion 18 and the support bracket 11, and power is supplied to the wire 8 supported by the tip chip 9 to form a consumable electrode. (Power supply system)
[0031]
Since the wire 8 is energized via the bus bar 17 and the support bracket 11, it is not necessary to supply the wire 8 to the tip chip 9 together with the energizing material (copper pipe or the like). For this reason, the freedom degree of supply of the wire 8 improves and the space for the welding robot etc. around the laser welding head 1 is ensured.
[0032]
That is, as shown in FIG. 5, the portion 19 for supplying the wire 8 can be bundled adjacent to the connection portion of the optical fiber 2, and a space for supplying the wire 8 around the laser welding head 1 is unnecessary. become.
[0033]
As shown in FIGS. 2 and 6, a cartridge 23 having circular protective lenses 21 and 22 that allow the first laser light 3 a and the
[0034]
As shown in FIG. 6, the cartridge 23 is formed with a notch 24 through which the wire 8 passes.
[0035]
By disposing the cartridge 23 including the protective lenses 21 and 22, the condensing lens group 15 can be moved from the heat of the welded portion or molten metal without hindering the irradiation of the first laser beam 3a and the
[0036]
Since the protective lenses 21 and 22 are provided independently facing the portions through which the first laser beam 3a and the
[0037]
In the laser welding head 1 configured as described above, a laser beam 3 from a YAG laser oscillator (not shown) transmitted through the optical fiber 2 enters downward, and is collimated by the collimating lens group 4. The laser beam 3 having a circular cross-section made parallel light by the collimating lens group 4 is a first laser beam 3a having a half-circular cross-section, and half is reflected by the first tilt mirror 5 and the second tilt mirror 6. Thus, the
[0038]
The first laser beam 3a and the
[0039]
Thereby, laser welding by condensing the first laser beam 3a and the
[0040]
In order to make the condensing points of the first laser beam 3 a and the
[0041]
As a result, even when the wire 8 has a bending wrinkle or the like, the supply position of the wire 8 can be adjusted to coincide with the condensing points of the first laser beam 3a and the
[0042]
By providing the position adjusting mechanism 31, the condensing points of the first laser beam 3 a and the
[0043]
In addition, since the wire 8 is energized through the bus bar 17 and the support bracket 11 described above, it is not necessary to supply the wire 8 to the tip chip 9 together with the energizing material (copper pipe or the like), and the wire 8 can be freely adjusted. The degree is improved.
[0044]
For this reason, the freedom degree of supply of the wire 8 improves and the space for the welding robot etc. around the laser welding head 1 is ensured.
[0045]
Further, the arrangement of the cartridge 23 including the protective lenses 21 and 22 makes it possible to collect the condensing lens group from the heat of the welded portion, molten metal, or the like without hindering the irradiation of the first laser beam 3a and the second laser beam 3b. 15 can be protected.
[0046]
Since the protective lenses 21 and 22 are provided independently facing the portions through which the first laser light 3a and the
[0047]
As the laser welding head 1 of the present invention, as long as the position adjustment mechanism 31 for the tip tip 9 is provided, the one provided with a current-carrying means such as a copper pipe and the coaxial wire 8 or one protective lens. It is also possible to apply one provided with
[0048]
As arc welding, carbon dioxide arc welding, mixed gas shielded arc welding, or the like can be applied as long as a wire serving as a consumable electrode is supplied. In some cases, non-gas shielded arc welding can be applied.
[0049]
The laser welding head 1 of the present invention can also be applied to processes other than welding such as cutting and drilling.
[0050]
【The invention's effect】
The laser welding head of the present invention is
Arc welding means for supplying a wire as a consumable electrode to the tip and welding the welded part by arc discharge; and laser light branched from the input laser beam at the branch lens group and via the condenser lens group In a laser welding head provided with a single body with laser welding means for condensing from the periphery of the tip to the welding site,
Since the supply system of the wire that becomes the consumable electrode and the power supply system that supplies power to the wire are provided independently,
The degree of freedom in supplying the wire is improved, and a space around the laser welding head can be secured.
[0051]
As a result, it becomes a laser welding head which can suppress the enlargement of a welding head and can improve the freedom degree of adjustment of a wire.
Furthermore, since the tip position adjusting mechanism for adjusting the position of the tip tip in the direction crossing the laser beam is provided, the tip tip position can be adjusted according to the condensing position of the laser beam.
Furthermore, if a one-way adjusting means for adjusting the tip in one direction intersecting the laser beam is used as the tip position adjusting mechanism, the position in one direction of the tip can be adjusted.
The one-way adjusting means includes a pair of screw members that move the tip in opposite directions with respect to the main body, and the one-way position of the tip is adjusted and fixed by the pair of screw members. Thus, the position of the tip can be adjusted.
Further, if the tip position adjusting mechanism is a two-way adjusting means that adjusts the tip in two directions intersecting with the laser beam, the position of the tip in two directions can be adjusted.
The two-direction adjusting means includes a first screw member that moves the tip in a first direction that intersects the laser beam with respect to the main body, and a direction that intersects the first direction via the inclined surface by moving in the first direction. And a second screw member for moving the tip, and after adjusting and fixing the position of the tip in the first direction by the first screw member, the position of the tip in the direction intersecting the first direction by the second screw member. Since the adjustment fixing is performed, the position of the tip of the tip in two directions can be adjusted by the first screw member and the second screw member.
[0052]
The laser welding head according to claim 1 or 2 , wherein the wire serving as the consumable electrode is supplied to the tip by way of a flexible tube disposed inside the main body, and is supplied to the tip for supplying power to the wire. Since the power supply rod member that is electrically connected is disposed outside the main body, the degree of freedom in supplying the wire is improved, and a space around the laser welding head can be secured.
[0058]
In the laser welding head according to any one of claims 1 to 3 , an independent protective lens corresponding to each of the branched laser beams is provided on the welding site side of the condenser lens group. Features. A standard lens that is commercially available can be used without special machining for the protective lens, and if the weld is damaged by heat or molten metal, Only the protective lens can be replaced, and the cost can be greatly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a laser welding head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view taken along the line II-II in FIG.
3 is a view taken along line III-III in FIG.
4 is an enlarged view of a main part in FIG. 3;
FIG. 5 is a view taken in the direction of arrows VV in FIG. 2;
6 is a view taken along line VI-VI in FIG. 2;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser welding head 2 Optical fiber 3 Laser beam 4 Collimating lens group 5 1st inclination mirror 6 2nd inclination mirror 7 Welding head 8 Wire 9
Claims (4)
消耗電極となるワイヤは本体の内部に配置されたフレキシブルチューブを介して先端チップに供給され、ワイヤへの給電を行なうために先端チップに電気的に接続される給電棒部材が本体の外部に配置されたことを特徴とするレーザー溶接ヘッド。In the laser welding head according to claim 1 or 2 ,
A wire serving as a consumable electrode is supplied to the tip chip through a flexible tube arranged inside the main body, and a power supply rod member electrically connected to the tip chip is arranged outside the main body to supply power to the wire. Laser welding head characterized by being made.
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