JP2015157297A - 溶接ヘッド、レーザ溶接装置、及び溶接ヘッド用のガスノズル - Google Patents

Abstract

【課題】保護ガラス３５へのスパッタＳの付着量を低減して、保護ガラス３５の交換頻度を大幅に減らすこと。
【解決手段】溶接ヘッド本体７内におけるコリメートレンズ１７の出射側に、ガルバノスキャナ２１が設けられ、溶接ヘッド本体７の先端部には、溶接ヘッド本体７の出射開口部９を覆う保護ガラス３５が着脱可能に設けられ、溶接ヘッド本体７における保護ガラス３５より立体ワーク側に、環状のエアノズル３７が設けられ、エアノズル３７の内周部に、環状の第１ノズルスリット孔５１がレーザ光ＬＢの光軸を囲むように形成され、エアノズル３７における第１ノズルスリット孔５１よりも半径方向外側の部位に、小孔状の第２ノズル孔５３がレーザ光ＬＢの光軸を囲むように形成されていること。
【選択図】図１

Description

本発明は、立体ワーク等のワークに対してレーザ溶接を行うレーザ加工装置に用いられ、ワークの溶接箇所に向かってレーザ光を照射する溶接ヘッド等に関する。

一般に、溶接ロボット等のリモートレーザ加工装置（レーザ加工装置の一例）における溶接ヘッドは、中空状の溶接ヘッド本体を具備している。また、溶接ヘッド本体は、先端側に、レーザ光を出射するための出射開口部を有しており、レーザ光を発振するレーザ発振器に光学的に接続されている。そして、溶接ヘッド本体内には、ガルバノスキャナが配設されており、このガルバノスキャナは、レーザ発振器から発振されたレーザ光を直交する２つの方向（第１走査方向と第２走査方向）へ偏向走査して溶接ヘッド本体の出射開口部側へ出射するものである。更に、溶接ヘッド本体の先端部には、溶接ヘッド本体の出射開口部を覆う保護ガラスが着脱可能に設けられている。

ところで、溶接ヘッドの出射開口部の開口面積はガルバノスキャナによるレーザ光の偏向走査の範囲に応じて大きく設定されており、それに伴い、保護ガラスの面積も大きく、スパッタが保護ガラスに付着し易くなっている。また、スポット溶接の場合に比べて、溶接ヘッドと立体ワークの溶接箇所との距離（ワークディスタンス）が大きく、溶接ヘッドと立体ワークとの間にヒュームが滞留し易くなっている。そのため、保護ガラスへのスパッタの付着及び溶接ヘッドと立体ワークとの間のヒュームの滞留を抑えるために、次のような技術が開発されている。

即ち、１つ目は、特許文献１に記載された先行技術（従来例１）であり、図５（ａ）に示すように、従来例１に係る溶接ヘッド１０１の溶接ヘッド本体１０３における保護ガラス１０５より立体ワークＷ側には、保護ガラス１０５の表面を覆うようにカーテン状のエアＡを噴出するエアカーテン１０７が設けられている。また、溶接ヘッド本体１０３におけるエアカーテン１０７の近傍には、立体ワークＷの溶接箇所Ｗａに向かってエアＡを噴出するエアノズル１０９が設けられている。

２つ目は、特許文献２及び特許文献３に記載された先行技術（従来例２）であり、図６（ａ）に示すように、その先行技術に係る溶接ヘッド１１１の溶接ヘッド本体１１３における保護ガラス１１５より立体ワークＷ側には、レーザ光ＬＢの進行方向側へ向かってエアＡを噴出する環状のエアノズル１１７が設けられている。また、エアノズル１１７は、内部に、エア供給源（図示省略）に接続可能なエア通路１１９を有している。そして、エアノズル１１７には、レーザ光ＬＢの進行方向側でかつレーザ光ＬＢの光軸側に向かってエアＡを噴出するための環状のノズルスリット孔１２１が形成されており、このノズルスリット孔１２１は、エア通路１１９に連通してある。

特開２００６−１４２３８３号公報 特開２０１２−７６１１１号公報 国際公開２００８／０３７３１０パンフレット

しかしながら、溶接ヘッド１０１を用いて、立体ワークＷに対してレーザ溶接を行う場合に、立体ワークＷの形状が複雑であると、エアノズル１０９から立体ワークＷの溶接箇所Ｗａに向かってエアＡを噴出しても、立体ワークＷの溶接箇所Ｗａにまで届かなく、溶接ヘッド１０１と立体ワークＷとの間のヒュームの滞留を抑えることができないことがある。このようなとき、仮に、外部送風機（図示省略）を用いたとしても、溶接ヘッド１０１と立体ワークＷとの間のヒュームの滞留を十分に抑えることができない。そのため、ヒュームがレーザ光ＬＢに干渉して、溶接条件（加工条件）が変化してしまい、立体ワークＷに対して安定的にレーザ溶接を行うことが困難であるという問題（第１の問題）がある。

また、図５（ｂ）に示すように、立体ワークＷに対して側方からレーザ溶接を行う場合には、スパッタＳが立体ワークＷの溶接箇所Ｗａから放物線を描いて溶接ヘッド１０１側へ飛散することがある。このようなとき、エアカーテン１０７から保護ガラス１０５の表面を覆うようにカーテン状のエアＡを噴出しても、保護ガラス１０５へのスパッタＳの付着を抑えることができない。そのため、保護ガラス１０５へのスパッタＳの付着量が増えて、保護ガラス１０５の交換頻度が増えるという問題（第２の問題）がある。

一方、溶接ヘッド１１１を用いて、立体ワークＷに対してレーザ溶接を行う場合には、ノズルスリット孔１２１から噴出されたエアＡがレーザ光ＬＢの光軸上で合流して、立体ワークＷの溶接箇所Ｗａに向かうことになり、立体ワークＷの形状が複雑であっても、溶接ヘッド１１１と立体ワークＷとの間のヒュームの滞留を十分に抑えることができる。そのため、ヒュームがレーザ光ＬＢに干渉することがなく、立体ワークＷに対して安定的にレーザ溶接を行うことができ、前述の第１の問題が発生しないものである。

しかしながら、図６（ｂ）に示すように、立体ワークＷに対して側方からレーザ溶接を行う場合には、ノズルスリット孔１２１からエアＡを噴出しても、立体ワークＷの溶接箇所Ｗａから放物線を描きながら溶接ヘッド５側へ飛散するスパッタＳの進行方向（飛散方向）を溶接ヘッド５側から外れる方向へ変えることができず、保護ガラス１１５へのスパッタＳの付着を抑えることができない。そのため、保護ガラス１１５へのスパッタＳの付着量が増えて、保護ガラス１１５の交換頻度が増えるという第２の問題がある。

そこで、前述の第１の問題のみならず第２の問題をも解決することができる、新規な構成の溶接ヘッド及びレーザ溶接装置等を提供することを目的とする。
なお、本発明の溶接ヘッド及びレーザ溶接装置は、ガルバノスキャナを具備したものに限定されず、保護ガラスによって溶接ヘッド本体の出射開口部を覆うタイプの種々の溶接ヘッド及びレーザ溶接装置を指すものである。

本発明の第１の特徴は、ワーク（立体ワークを含む）に対してレーザ溶接を行うレーザ溶接装置に用いられ、ワークの溶接箇所に向かってレーザ光を照射する溶接ヘッドにおいて、先端側にレーザ光を出射するための出射開口部を有し、レーザ光を発振するレーザ発振器に光学的に接続された中空状の溶接ヘッド本体と、前記溶接ヘッド本体の先端部に着脱可能に設けられ、前記溶接ヘッド本体の前記出射開口部を覆う保護ガラスと、前記溶接ヘッド本体における前記保護ガラスよりワーク側に設けられ、内部にガス供給源に接続可能なガス通路を有し、レーザ光の進行方向側でかつレーザ光の光軸側に向かってガスを噴出するための第１ノズル孔がレーザ光の光軸を囲むように形成され、前記第１ノズル孔が前記ガス通路に連通し、前記第１ノズル孔よりも半径方向外側（ガスノズルの半径方向外側）の部位にレーザ光の進行方向に沿ってガスを噴出するための第２ノズル孔が前記第１ノズル孔を囲むように形成され、前記第２ノズル孔が前記ガス通路に連通し、レーザ光の進行方向側へ向かってガスを噴出する環状のガスノズルと、を具備したことを要旨とする。

なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「配設され」とは、直接的に配設されたことの他に、別部材を介して間接的に配設されたことを含む意である。「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、別部材を介して間接的に設けられたことを含む意である。また、「ガス」とは、エア、窒素等の不活性ガスを含む意である。更に、「ガスノズル」は、１つのガスノズルである他に、第１ノズル孔が形成された第１ガスノズルと、第２ノズル孔が形成された第２ガスノズルとに分割して構成されても構わない。

第１の特徴によると、前記溶接ヘッドをワークに対して相対的に移動させて、ワークの溶接箇所に対応した位置に位置させる。そして、前記レーザ発振器の作動によりレーザ光を発振させて、前記溶接ヘッド側へ伝送する。すると、前記溶接ヘッド側へ伝送されたレーザ光は、前記溶接ヘッド（前記溶接ヘッド本体の前記出射開口部）から前記保護ガラスを介してワークの溶接箇所に向かってレーザ光を照射される。これにより、ワークに対してレーザ溶接を行うことができる。

レーザ溶接中に、前記ガス供給源から前記ガス通路にガスを供給することにより、前記第１ノズル孔からレーザ光の進行方向側でかつレーザ光の光軸側に向かってガスを噴出すると共に、前記第２ノズル孔からレーザ光の進行方向に沿ってガスを噴出する。すると、前記第１ノズル孔から噴出されたガスは、レーザ光の光軸上で合流して、ワークの溶接箇所に向かうと共に、前記第２ノズル孔から噴出されたガスは、レーザ光の光軸上で合流するガスを囲みつつ、ワークの溶接箇所の周辺部に向かうことになる。

要するに、前記ガスノズルに前記第１ノズル孔がレーザ光の光軸を囲むように形成され、前記第１ノズル孔が前記ガス通路に連通してあるため、前記ガスノズルの前記第１ノズル孔から噴出されたガスがレーザ光の光軸上で合流して、ワークの溶接箇所に向かうことになる。これにより、ワークの形状が複雑であっても、前記溶接ヘッドと前記ワークとの間のヒュームの滞留を十分に抑えることができる。

また、前記ガスノズルにおける前記第１ノズル孔よりも半径方向外側の部位に前記第２ノズル孔がレーザ光の光軸を囲むように形成され、前記第２ノズル孔が前記ガス通路に連通してあるため、前記第２ノズル孔から噴出されたガスは、レーザ光の光軸上で合流するガスを囲みつつ、ワークの溶接箇所の周辺部に向かうことになる。これにより、ワークに対して側方からレーザ溶接を行う場合には、スパッタがワークＷの溶接箇所から放物線を描きながら前記溶接ヘッド側へ飛散しても、そのスパッタの移動方向を前記溶接ヘッド側から外れる方向へ変えることができる。

本発明の第２の特徴は、ワークに対してレーザ溶接を行うレーザ溶接装置において、第１の特徴からなる溶接ヘッドを具備したことを要旨とする。

第２の特徴によると、第１の特徴による作用と同様の作用を奏する。

本発明の第３の特徴は、第１の特徴からなる溶接ヘッドに用いられ、レーザ光の進行方向側へ向かってガスを噴出する環状のガスノズルにおいて、内部にガス供給源に接続可能なガス通路を有し、ガスノズル中心軸（前記ガスノズルの中心軸）側に向かってガスを噴出するための第１ノズル孔がガスノズル中心軸を囲むように形成され、前記第１ノズル孔が前記ガス通路に連通し、前記第１ノズル孔よりも半径方向外側（ガスノズルの半径方向外側）の部位にガスノズル中心軸方向（ガスノズルの中心軸の方向）に沿ってガスを噴出するための第２ノズル孔が前記第１ノズル孔を囲むように形成され、前記第２ノズル孔が前記ガス通路に連通していることを要旨とする。

第３の特徴からなる前記ガスノズルを前記溶接ヘッドに用いた場合には、第１の特徴による作用と同様の作用を奏する。

本発明によれば、ワークの形状が複雑であっても、前記溶接ヘッドと前記ワークとの間のヒュームの滞留を十分に抑えることができるため、ヒュームがレーザ光に干渉することがなくなり、溶接条件（加工条件）を一定に保ちつつ、ワークに対して安定的にレーザ溶接を行うことができる。

また、ワークに対して側方からレーザ溶接を行う場合には、スパッタがワークの溶接箇所から放物線を描きながら前記溶接ヘッド側へ飛散しても、そのスパッタの移動方向を前記溶接ヘッド側から外れる方向へ変えることができため、前記保護ガラスへのスパッタの付着量を低減して、前記保護ガラスの交換頻度を大幅に減らすことができる。

図１は、本発明の実施形態に係る溶接ロボットを説明する図である。 図２（ａ）は、本発明の実施形態に係るエアノズルの断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）における矢視部IIBを示す図である。 図３は、本発明の実施形態の作用を説明する図である。 図４は、本発明の実施形態に係る溶接ヘッド、従来例１に係る溶接ヘッド、及び従来例２に係る溶接ヘッドを用いて、立体ワークに対して側方からレーザ溶接を行った場合における、加工数とスパッタ数との関係を示す図である。 図５（ａ）は、従来例１に係る溶接ヘッドを説明する図、図５（ｂ）は、従来例１に係る溶接ヘッドを用いてレーザ溶接を行う場合の課題を説明する図である。 図６（ａ）は、従来例２に係る溶接ヘッドを説明する図、図６（ｂ）は、従来例２に係る溶接ヘッドを用いてレーザ溶接を行う場合の課題を説明する図である。

本発明の実施形態について図１から図４を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る溶接ロボット１は、テーブル（図示省略）に支持された立体ワークＷに対してレーザ溶接を行うリモートレーザ溶接装置の１つであって、公知の６軸多関節ロボットである。また、溶接ロボット１は、先端側に、ロボットハンド３を有しており、このロボットハンド３には、立体ワークＷの溶接箇所Ｗａに向かってレーザ光ＬＢを照射する溶接ヘッド５が設けられている。なお、立体ワークＷは、複数の金属ワークを突き合わせてなるものであり、立体ワークＷの溶接箇所Ｗａは、複数の金属ワークの突き合わせ部になる。ロボットハンド３は、立体ワークＷに対して側方から接近離反する方向へ移動可能な移動手段に相当するものである。

そして、本発明の実施形態に係る溶接ヘッド５の具体的な構成等は、以下のようになる。

本発明の実施形態に係る溶接ヘッド５は、中空状の溶接ヘッド本体７を具備しており、この溶接ヘッド本体７は、先端側に、レーザ光ＬＢを出射するための出射開口部９を有している。また、溶接ヘッド本体７の基端には、コネクタ１１が設けられており、このコネクタ１１には、伝送ファイバ１３の一端部が接続されており、伝送ファイバ１３の他端部には、レーザ光ＬＢを発振するファイバレーザ発振器（レーザ発振器の一例）１５に光学的に接続されている。換言すれば、溶接ヘッド本体７は、コネクタ１１及び伝送ファイバ１３を介してファイバレーザ発振器１５に光学的に接続されている。

溶接ヘッド本体７内には、コリメートレンズ１７がレーザ光ＬＢの光軸方向へ移動可能に配設されており、このコリメートレンズ１７は、伝送ファイバ１３から出射されたレーザ光ＬＢを平行光に変換するものである。換言すれば、コリメートレンズ１７は、ファイバレーザ発振器１５から発振されたレーザ光ＬＢを平行光に変換するものである。

溶接ヘッド本体７内におけるコリメートレンズ１７の出射側には、ガルバノスキャナ２１が配設されており、このガルバノスキャナ２１は、ファイバレーザ発振器１５から発振されコリメートレンズ１７から出射されたレーザ光ＬＢを偏向走査して溶接ヘッド本体７の出射開口部９側へ出射するものである。また、ガルバノスキャナ２１は、第１ガルバノモータ２３の駆動により回転可能であってかつレーザ光ＬＢを第１走査方向へ偏向走査する第１ガルバノミラー２５と、第２ガルバノモータ２７の駆動により回転可能であってかつレーザ光ＬＢを第２走査方向へ偏向走査する第２ガルバノミラー２９とを備えている。なお、溶接ヘッド本体７内におけるコリメートレンズ１７と第１ガルバノミラー２５との間には、反射ミラ３１が配設されている。

溶接ヘッド本体７内における出射開口部９とガルバノスキャナ２１との間には、Ｆθレンズ３３が配設されており、このＦθレンズ３３は、ガルバノスキャナ２１によって２次元走査されたレーザ光ＬＢを集光するものである。また、溶接ヘッド本体７の先端部には、溶接ヘッド本体７の出射開口部９を覆う保護ガラス３５が着脱可能に設けられている。更に、溶接ヘッド本体７における保護ガラス３５より立体ワークＷ側には、レーザ光ＬＢの進行方向側へ向かってエアを噴出する環状のエアノズル（ガスノズルの一例）３７がブラケット３９を介して設けられている。

続いて、溶接ヘッド５の要部であるエアノズル３７の具体的な構成について説明する。

図１及び図２（ａ）（ｂ）に示すように、エアノズル３７は、環状の第１ノズル構成部材４１と環状の第２ノズル構成部材４３を取付ボルト（図示省略）等によって一体的に接合してなるものである。また、エアノズル３７は、内部に、環状のエア通路（ガス通路の一例）４５を有しており、このエア通路４５は、ファン等のエア供給源（ガス供給源の一例）４７に配管４９を介して接続可能である。なお、エアノズル３７は、環状の２つの部材（第１ノズル構成部材４１と第２ノズル構成部材４３）を一体的に接合してなる代わりに、１つの部材により構成されても構わない。

第１ノズル構成部材４１の内周部近傍と第２ノズル構成部材４３の内周部との間には、レーザ光ＬＢの進行方向側でかつレーザ光ＬＢの光軸側（エアノズル中心軸側）に向かってエアＡを噴出するための環状の第１ノズルスリット孔５１（第１ノズル孔の一例）がレーザ光ＬＢの光軸（エアノズル中心軸）を囲むように区画形成されている。換言すれば、エアノズル３７の内周部には、環状の第１ノズルスリット孔５１がレーザ光ＬＢの光軸を囲むように形成されている。また、第１ノズルスリット孔５１は、エア通路４５に連通してある。なお、第１ノズル構成部材４１と第２ノズル構成部材４３との間にエア通路４５を囲むような環状のシム（図示省略）等を介在されることによって、第１ノズルスリット孔５１の大きさを調節可能にしても構わない。また、環状の第１ノズルスリット孔５１の代わりに、円周方向に間隔を置いて並んだ小孔状の複数の第１ノズル孔（図示省略）、又は円周方向に間隔を置いて並んだ円弧状の複数の第１ノズルスリット孔（図示省略）が形成されるようにしても構わない。

第２ノズル構成部材４３の内周部近傍には、レーザ光ＬＢの進行方向（エアノズル中心軸方向）に沿ってエアを噴出するための小孔状の複数の第２ノズル孔５３が第１ノズルスリット孔５１を囲むように形成されている。換言すれば、エアノズル３７における第１ノズルスリット孔５１よりも半径方向外側（エアノズル３７の半径方向外側）の部位には、小孔状の第２ノズル孔５３がレーザ光ＬＢの光軸を囲むように円周方向に間隔を置いて形成されている。また、複数の第２ノズル孔５３は、エア通路４５に連通してある。なお、円周方向に並んだ小孔状の複数の第２ノズル孔５３の代わりに、環状の第２ノズルスリット孔（第２ノズル孔の一例、図示省略）、又は円周方向に間隔を置いて並んだ円弧状の複数の第２ノズルスリット孔（図示省略）が形成されるようにしても構わない。また、複数の第２ノズル孔５３が第１ノズル構成部材４１と第２ノズル構成部材４３を一体的に接合したエアノズル３７に形成される代わりに、エアノズル３７よりも大径の環状の別のエアノズル（図示省略）に形成されるようにしても構わない。

続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。

ロボットハンド３を適宜方向へ移動制御することにより、溶接ヘッド５を適宜方向へロボットハンド３と一体的に移動させて、立体ワークＷの溶接箇所Ｗａに対応した位置に位置させる。そして、ファイバレーザ発振器１５の作動によりレーザ光ＬＢを発振させて、伝送ファイバ１３を介して溶接ヘッド５側へ伝送する。すると、溶接ヘッド５側へ伝送されたレーザ光ＬＢは、コリメートレンズ１７によって平行光に変換され、ガルバノスキャナ２１によってレーザ光ＬＢを第１走査方向と第２走査方向へ偏向走査される。続いて、第１走査方向と第２走査方向へ偏向走査されたレーザ光ＬＢは、Ｆθレンズ３３によって集光され、溶接ヘッド本体７の出射開口部９から保護ガラス３５を介して立体ワークＷの溶接箇所Ｗａに向かって照射される。これにより、立体ワークＷに対してレーザ溶接（リモートレーザ溶接）を行うことができる。なお、ファイバレーザ発振器１５の作動中に、溶接ヘッド５を立体ワークＷの溶接箇所Ｗａに沿ってロボットハンド３と一体的に移動させても構わない。

レーザ溶接中に、エア供給源４７からエア通路４５にエアを供給することにより、第１ノズルスリット孔５１からレーザ光ＬＢの進行方向側でかつレーザ光ＬＢの光軸側に向かってエアＡを噴出すると共に、複数の第２ノズル孔５３からレーザ光ＬＢの進行方向に沿ってエアＡを噴出する。すると、第１ノズルスリット孔５１から噴出されたエアＡは、レーザ光ＬＢの光軸上で合流して、立体ワークＷの溶接箇所Ｗａに向かうと共に、複数の第２ノズル孔５３から噴出されたエアＡは、レーザ光ＬＢの光軸上で合流するエアＡを囲みつつ、立体ワークＷの溶接箇所Ｗａの周辺部に向かうことになる。

要するに、エアノズル３７に第１ノズルスリット孔５１がレーザ光ＬＢの光軸を囲むように形成され、第１ノズルスリット孔５１がエア通路４５に連通してあるため、第１ノズルスリット孔５１から噴出されたエアＡがレーザ光ＬＢの光軸上で合流して、立体ワークＷの溶接箇所Ｗａに向かうことになる。これにより、立体ワークＷの形状が複雑であっても、溶接ヘッド５と立体ワークＷとの間のヒュームの滞留を十分に抑えることができる。

また、エアノズル３７における第１ノズルスリット孔５１よりも半径方向外側の部位に複数の第２ノズル孔５３がレーザ光ＬＢの光軸を囲むように形成され、複数の第２ノズル孔５３がエア通路４５に連通してあるため、複数の第２ノズル孔５３から噴出されたエアＡは、レーザ光ＬＢの光軸上で合流するエアＡを囲みつつ、立体ワークＷの溶接箇所Ｗａの周辺部に向かうことになる。これにより、図３に示すように、立体ワークＷに対して側方からレーザ溶接を行う場合に、スパッタＳが立体ワークＷの溶接箇所Ｗａから放物線を描きながら溶接ヘッド５側へ飛散しても、そのスパッタＳの移動方向を溶接ヘッド５側から外れる方向（図３において白抜き矢印で示す方向）へ変えることができる。

従って、本発明の実施形態によれば、立体ワークＷの形状が複雑であっても、溶接ヘッド５と立体ワークＷとの間のヒュームの滞留を十分に抑えることができるため、ヒュームがレーザ光ＬＢに干渉することがなくなり、溶接条件（加工条件）を一定に保ちつつ、立体ワークＷに対して安定的にレーザ溶接を行うことができる。

また、立体ワークＷに対して側方からレーザ溶接を行う場合に、スパッタＳが立体ワークＷの溶接箇所Ｗａから放物線を描きながら溶接ヘッド５側へ飛散しても、そのスパッタＳの移動方向を溶接ヘッド５側から外れる方向へ変えることができため、保護ガラス３５へのスパッタＳの付着量を低減して、保護ガラス３５の交換頻度を大幅に減らすことができる。

そして、本発明の実施形態に係る溶接ヘッド５、従来例１に係る溶接ヘッド１０１（図５（ｂ）参照）、及び従来例２に係る溶接ヘッド１１１（図６（ｂ）参照）を用いて、立体ワークＷに対して側方からレーザ溶接を行った場合に、加工数とスパッタ数との関係をまとめると、図４に示すような結果を得ることができた。即ち、溶接ヘッド５を用いた場合（発明例の場合）には、溶接ヘッド１０１を用いた場合（従来例１の場合）及び溶接ヘッド１１１（従来例２の場合）に比べて、スパッタ数を大幅に低減できることが確認できた。なお、１加工当たりのパルスショット数は、３９６０回に設定してあり、従来例１の場合にのみ外部送風機を使用した。

なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、前述の実施形態に限定されないものである。

Ａ エア
ＬＢ レーザ光
Ｓ スパッタ
Ｗ 立体ワーク
Ｗａ 溶接箇所
１ 溶接ロボット
３ ロボットハンド
５ 溶接ヘッド
７ 溶接ヘッド本体
９ 出射開口部
１１ コネクタ
１３ 伝送ファイバ
１５ ファイバレーザ発振器
１７ コリメートレンズ
２１ ガルバノスキャナ
２３ 第１ガルバノモータ
２５ 第１ガルバノミラー
２７ 第２ガルバノモータ
２９ 第２ガルバノミラー
３３ Ｆθレンズ
３５ 保護ガラス
３７ エアノズル
４１ 第１ノズル構成部材
４３ 第２ノズル構成部材
４５ エア通路
４７ エア供給源
５１ 第１ノズルスリット孔
５３ 第２ノズル孔

Claims (5)

1. ワークに対してレーザ溶接を行うレーザ溶接装置に用いられ、ワークの溶接箇所に向かってレーザ光を照射する溶接ヘッドにおいて、
   先端側にレーザ光を出射するための出射開口部を有し、レーザ光を発振するレーザ発振器に光学的に接続された中空状の溶接ヘッド本体と、
   前記溶接ヘッド本体の先端部に着脱可能に設けられ、前記溶接ヘッド本体の前記出射開口部を覆う保護ガラスと、
   前記溶接ヘッド本体における前記保護ガラスよりワーク側に設けられ、内部にガス供給源に接続可能なガス通路を有し、レーザ光の進行方向側でかつレーザ光の光軸側に向かってガスを噴出するための第１ノズル孔がレーザ光の光軸を囲むように形成され、前記第１ノズル孔が前記ガス通路に連通し、前記第１ノズル孔よりも半径方向外側の部位にレーザ光の進行方向に沿ってガスを噴出するための第２ノズル孔が前記第１ノズル孔を囲むように形成され、前記第２ノズル孔が前記ガス通路に連通し、レーザ光の進行方向側へ向かってガスを噴出する環状のガスノズルと、を具備したことを特徴とする溶接ヘッド。
2. 前記第１ノズル孔は、環状の第１ノズルスリット孔、円周方向に間隔を置いて並んだ小孔状の複数の第１ノズル孔、又は円周方向に間隔を置いて並んだ円弧状の複数の第１ノズルスリット孔であって、
   前記第２ノズル孔は、円周方向に間隔を置いて並んだ小孔状の複数の第２ノズル孔、環状の第２ノズルスリット孔、又は円周方向に間隔を置いて並んだ円弧状の複数の第２ノズルスリット孔であることを特徴とする請求項１に記載の溶接ヘッド。
3. ワークに対してレーザ溶接を行うレーザ溶接装置において、
   ワークに対して側方から接近離反する方向へ移動可能な移動手段に、請求項１又は請求項２に記載の溶接ヘッドが設けられていることを特徴とするレーザ溶接装置。
4. 請求項１に記載の溶接ヘッドに用いられ、レーザ光の進行方向側へ向かってガスを噴出する環状のガスノズルにおいて、
   内部にガス供給源に接続可能なガス通路を有し、ガスノズル中心軸側に向かってガスを噴出するための第１ノズル孔がガスノズル中心軸を囲むように形成され、前記第１ノズル孔が前記ガス通路に連通し、前記第１ノズル孔よりも半径方向外側の部位にガスノズル中心軸方向に沿ってガスを噴出するための第２ノズル孔が前記第１ノズル孔を囲むように形成され、前記第２ノズル孔が前記ガス通路に連通していることを特徴とする溶接ヘッド用のガスノズル。
5. 前記第１ノズル孔は、環状の第１ノズルスリット孔、円周方向に間隔を置いて並んだ小孔状の複数の第１ノズル孔、又は円周方向に間隔を置いて並んだ円弧状の複数の第１ノズルスリット孔であって、
   前記第２ノズル孔は、円周方向に間隔を置いて並んだ小孔状の複数の第２ノズル孔、環状の第２ノズルスリット孔、又は円周方向に間隔を置いて並んだ円弧状の複数の第２ノズルスリット孔であることを特徴とする請求項４に記載の溶接ヘッド用のガスノズル。

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