(57)【要約】【課題】ビードの片寄りを発生することなく良好なビード形状の溶接部位を形成することができるレーザ・アーク複合溶接ヘッドを提供する。【解決手段】隣接するブロック１６ａ、１６ｂ間を絶縁材１７ａ、１７ｂで絶縁した２個のブロック１６ａ、１６ｂを集合して全体でリング状に形成した導電体からなるアーク電極支持部材１６と、前記各ブロック１６ａ、１６ｂにおいて、周方向関して等間隔となる位置にそれぞれ配設した２本のアーク電極１８ａ、１８ｂと、前記アーク電極支持部材１６を形成するリングの中心を貫通して溶接部材４にレーザ光２を照射するようにした。【選択図】  図１
2004174576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接するブロック間を絶縁した複数のブロックを集合して全体でリング状に形成した導電体からなるアーク電極支持部材と、
このアーク電極支持部材の相互に異なるブロックにおいて、周方向関し等間隔となる位置にそれぞれ配設した複数のアーク電極と、
前記アーク電極支持部材を形成するリングの中心を貫通して溶接部にレーザ光を照射するレーザヘッドとを有することを特徴とするレーザ・アーク複合溶接ヘッド。
【請求項２】
〔請求項１〕に記載するレーザ・アーク複合溶接ヘッドにおいて、
アーク電極支持部材は２分割したものであることを特徴とするレーザ・アーク複合溶接ヘッド。
【請求項３】
〔請求項１〕に記載するレーザ・アーク複合溶接ヘッドにおいて、
アーク電極はＴＩＧ溶接のアーク電極であり、レーザヘッドはＹＡＧレーザのレーザヘッドであることを特徴とするレーザ・アーク複合溶接ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ・アーク複合溶接ヘッドに関し、特に良好なビード品質を得たい場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板などの金属同士を接合する溶接技術の一種としてレーザ溶接とアーク溶接とがある。レーザ光は光学系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、このレーザ光を用いたレーザ溶接では狭い溶融範囲において深溶け込みの溶接を行うことができる。一方、ＴＩＧ溶接などのアーク溶接ではアークが比較的広範囲に広がるため、ビード幅の広い溶接となり、開先裕度の高い溶接が可能である。
【０００３】
そこで、近年では溶融幅が広く（開先裕度が高く）且つ溶け込み深さの深い溶接を行うため、レーザ溶接とアーク溶接とを同時に行うレーザ・アーク複合溶接ヘッドの研究がなされている。
【０００４】
図２は従来技術に係るレーザ・アーク複合溶接ヘッドを示す断面図である。同図に示すように、レーザ・アーク複合溶接ヘッドＩの本体上部には光ファイバ１の先端部が接続されている。光ファイバ１の基端部は図示しないＹＡＧレーザ発振器に接続されており、このＹＡＧレーザ発振器から発振されたレーザ光２を、光ファイバ１により伝送して溶接ヘッドＩ内へと導入するようになっている。
【０００５】
光ファイバ１の先端から出たレーザ光２は、溶接ヘッドＩ内に設けられた各種レンズ群３の内の集光レンズ群により最終的に集光されて鋼板などの被溶接材４に照射されるようになっている。
【０００６】
そして、上下に分割されたノズル５ａ，５ｂの内の下方ノズル５ｂの内面にリング状のアーク電極支持部材６が押えナット７を介して固設され、このアーク電極支持部材６にアーク電極８が前記レーザ光２の外側に位置して支持されている。
【０００７】
すなわち、図３に当該レーザ・アーク複合溶接ヘッドの先端部分を抽出・拡大して詳細に示すように、レーザ光２はアーク電極支持部材６の中央部を貫通してレーザ光照射位置２ａに照射される。また、アーク電極支持部材６には、このアーク電極支持部材６から斜め下方のレーザ光照射位置２ａに向かって伸びるアーク電極８の基端部が固着してあり、このアーク電極８の先端部からレーザ光照射位置２ａの近傍部分に向かってアーク９を形成するようになっている。
【０００８】
なお、レーザ・アーク複合溶接ヘッドを開示する従来技術として特許文献１を挙げることができる。これは、この種のレーザ・アーク複合溶接ヘッドにおいてアーク電極への金属蒸気の付着を効果的に防止するとともに、レーザ照射位置に対するアーク電極の最適な配置条件下で複合溶接を行うことができるように位置調節を行い得るようにしたものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−３５３５６
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く従来技術に係るレーザ・アーク複合溶接ヘッドでは、アーク電極８をレーザ光照射位置２ａの近傍に設置し、アークの中心とレーザ光照射位置２ａとがほぼ同軸になるように構成していた。しかしながら完全な同軸対称性をアークが有していないため、現実には形成するビード形状に片寄りを発生していた。
【００１１】
本発明は、上記従来技術に鑑み、ビードの片寄りを発生することなく良好なビード形状の溶接部位を形成することができるレーザ・アーク複合溶接ヘッドを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は次の点を特徴とする。
【００１３】
１）  隣接するブロック間を絶縁した複数のブロックを集合して全体でリング状に形成した導電体からなるアーク電極支持部材と、
このアーク電極支持部材の相互に異なるブロックにおいて、周方向関し等間隔となる位置にそれぞれ配設した複数のアーク電極と、
前記アーク電極支持部材を形成するリングの中心を貫通して溶接部にレーザ光を照射するレーザヘッドとを有すること。
【００１４】
２）  上記１）に記載するレーザ・アーク複合溶接ヘッドにおいて、
アーク電極支持部材は２分割したものであること。
【００１５】
３）  上記１）に記載するレーザ・アーク複合溶接ヘッドにおいて、
アーク電極はＴＩＧ溶接のアーク電極であり、レーザヘッドはＹＡＧレーザのレーザヘッドであること。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態に係るレーザ・アーク複合溶接ヘッドを示す図で、（ａ）はその要部の構造図、（ｂ）はこれを下方から構造図である。本形態は  ＴＩＧ−ＹＡＧ溶接のレーザ・アーク複合溶接ヘッドであるが、勿論これに限定するものではない。
【００１８】
両図に示すように、本形態に係るアーク電極支持部材１６は、隣接するブロック１６ａ、１６ｂ間を絶縁材１７ａ、１７ｂで分割・絶縁した２つのブロック１６ａ、１６ｂを集合して全体でリング状に形成した導電体からなる。
【００１９】
２本のアーク電極１８ａ、１８ｂは、アーク電極支持部材１６の相互に異なるブロック１６ａ、１６ｂにおいて、周方向関し等間隔となる位置にそれぞれ配設して、その基端部を固着してある。そして、被溶接材４に対するレーザ光２の照射位置であるレーザ光照射位置２ａに向かって斜め下方に伸び、その先端部と被溶接材４との間にそれぞれアーク１９ａ、１９ｂを発生するように構成してある。すなわち、図示はしないが、アーク電極支持部材６は各ブロック１６ａ、１６ｂ毎にアーク電源に接続してある。
【００２０】
かかる本形態によれば、レーザ光２に対してアーク１９ａ、１９ｂを完全に同軸・対称とすることができる。この結果、ビード形状の片寄りを除去して品質の良い溶接ビードを形成することができる。
【００２１】
なお、上記実施の形態においては、アーク電極支持部材６を２つのブロック１６ａ、１６ｂで形成したが、ブロック１６ａ、１６ｂの数、すなわち分割数には、特別な制限はない。また、アーク電極１８ａ、１８ｂの数も特別な制限はない。ただ、ブロック１６ａ、１６ｂの数と同数とするのが通常であり、アーク電極支持部材１６の周方向に関し等間隔となる位置にそれぞれ配設する必要はある。溶接ビードの片寄りを回避するためである。
【００２２】
また、上記実施の形態のようにアーク電極支持部材１６を２分割にした場合に給電線等の給電系の構造を最もシンプルなものとすることはできる。
【００２３】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明した通り、〔請求項１〕に記載する発明は、隣接するブロック間を絶縁した複数のブロックを集合して全体でリング状に形成した導電体からなるアーク電極支持部材と、このアーク電極支持部材の相互に異なるブロックにおいて、周方向関し等間隔となる位置にそれぞれ配設した複数のアーク電極と、前記アーク電極支持部材を形成するリングの中心を貫通して溶接部にレーザ光を照射するレーザヘッドとを有するので、
レーザ光に対してアークを完全に同軸・対称とすることができる。この結果、ビード形状の片寄りを除去して品質の良い溶接ビードを形成することができる。すなわち、高品質の溶接を行うことができる。
【００２４】
〔請求項２〕に記載する発明は、〔請求項１〕に記載するレーザ・アーク複合溶接ヘッドにおいて、アーク電極支持部材は２分割したものであるので、
〔請求項１〕に記載する発明と同様作用・効果に加え、アーク電極に対する給電線等の給電系の構造を最もシンプルなものとすることができる。この結果、当該レーザ・アーク複合溶接ヘッドの移動の際に給電線が障害となることはなく良好な溶接作業を保証し得るという効果も奏する。
【００２５】
〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項１〕に記載するレーザ・アーク複合溶接ヘッドにおいて、アーク電極はＴＩＧ溶接のアーク電極であり、レーザヘッドはＹＡＧレーザのレーザヘッドであるので、
ＴＩＧ−ＹＡＧ溶接において、ビードの質を高品質に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るレーザ・アーク複合溶接ヘッドを示す図で、（ａ）はその要部の構造図、（ｂ）はこれを下方から構造図である。
【図２】従来技術に係るレーザ・アーク複合溶接ヘッドを示す断面図である。
【図３】図２の先端部分を抽出・拡大して示す構造図である。
【符号の説明】
２        レーザ光
２ａ        レーザ光照射位置
１６        アーク電極支持部材
１６ａ、１６ｂ        ブロック
１７ａ、１７ｂ        絶縁材
１８ａ、１８ｂ        アーク電極
１９ａ、１９ｂ        アーク
【図１】
2004174576.tif 000003
【図２】
2004174576.tif 000004
【図３】
2004174576.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年2月4日(2003.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−３５３５８６（「レーザ・アーク複合溶接ヘッド及び方法」）
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
２本のアーク電極１８ａ、１８ｂは、アーク電極支持部材１６の相互に異なるブロック１６ａ、１６ｂにおいて、周方向関し等間隔となる位置にそれぞれ配設して、その基端部を固着してある。そして、被溶接材４に対するレーザ光２の照射位置であるレーザ光照射位置２ａに向かって斜め下方に伸び、その先端部と被溶接材４との間にそれぞれアーク１９ａ、１９ｂを発生するように構成してある。すなわち、図示はしないが、アーク電極支持部材１６は各ブロック１６ａ、１６ｂ毎にアーク電源に接続してある。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
なお、上記実施の形態においては、アーク電極支持部材１６を２つのブロック１６ａ、１６ｂで形成したが、ブロック１６ａ、１６ｂの数、すなわち分割数には、特別な制限はない。また、アーク電極１８ａ、１８ｂの数も特別な制限はない。ただ、ブロック１６ａ、１６ｂの数と同数とするのが通常であり、アーク電極支持部材１６の周方向に関し等間隔となる位置にそれぞれ配設する必要はある。溶接ビードの片寄りを回避するためである。