(57)【要約】  【課題】  ノズルを短縮すること。  【解決手段】  レーザ溶接装置１は、金属を加熱するレーザビーム８１を溶接部に照射するレーザ照射口２２と、レーザ照射口２２の周囲を取り囲むガス噴射口２４、２６とが形成されている。レーザ溶接装置１は、レーザ照射口２２とガス噴射口２４とを区切るインナーノズル円錐部分１９を備え、かつインナーノズル円錐部分１９には、穴４４が形成されている。ガス噴射口２４、２６は、供給されるシールドガスを溶接部に噴射し、かつ、レーザ照射口２２は、外側ガス流路２５から穴４４を通って流れるガスを噴出する。このとき、ガス噴射口２４、２６に供給されるシールドガスは、流れの乱れが小さく、さらにレーザ照射口２２から流れるガスは、溶接時に発生するヒュームのレーザ照射口２２への侵入を防ぐ。このため、レーザ溶接装置１は、シールドガスの流れを整え、かつヒュームからのレンズ損傷を防ぐために、ノズルを長くする必要がなく、ノズルを短縮することができる。  【選択図】図１  
2005111498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を加熱するレーザビームを溶接部に照射するレーザ照射口と、前記レーザ照射口の周囲を取り囲むガス噴射口とを形成するノズルと、
ガス供給口から供給されるシールドガスを前記ガス噴射口に複数のガス流出穴を介して供給するマニホールドとを具備し、
前記ガス噴射口は、前記シールドガスを前記溶接部に噴射し、
前記ノズルは、前記レーザ照射口と前記ガス噴射口とを区切るインナーノズルを備え、
前記インナーノズルは、前記ガス噴射口に供給されるシールドガスを前記レーザ照射口に供給する穴が形成される
レーザ溶接装置。
【請求項２】
金属を加熱するレーザビームを溶接部に照射するレーザ照射口と、前記レーザ照射口の周囲を取り囲むガス噴射口とを形成するノズルと、
ガス供給口から供給されるシールドガスを前記ガス噴射口に複数のガス流出穴を介して供給するマニホールドと、
他のガス供給口から供給されるシールドガスを前記レーザ照射口に供給する流路とを具備し、
前記ノズルは、前記レーザ照射口と前記ガス噴射口とを区切るインナーノズルを備え、
前記ガス噴射口は、前記シールドガスを前記溶接部に噴射し、
前記レーザ照射口は、シールドガスを前記溶接部に噴射する
レーザ溶接装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかにおいて、
前記ガス流出穴とガス噴射口との間に配置される整流板
を更に具備するレーザ溶接装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
前記ノズルは、前記ガス噴射口から噴射されるシールドガスの衝突点が前記レーザビームの焦点より前記レーザ照射口に近い側に配置されるように、形成される
レーザ溶接装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
前記レーザビームは、ダイオードレーザ発振器により放射される
レーザ溶接装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載されているレーザ溶接装置を用いて前記溶接部を溶接して溶接物を生産するレーザ溶接方法であり、
前記ガス噴射口から前記溶接部にシールドガスを噴射するステップと、
前記噴射するステップと並行して、前記レーザ照射口から前記溶接部に前記レーザビームを照射するステップ
とを具備するレーザ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接装置及びレーザ溶接方法に関し、特に、レーザビームを用いて溶接するレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接熱源として高エネルギーのレーザビームを利用するレーザ溶接が知られている。このようなレーザ溶接は、深溶け込み溶接が得られ、熱影響部が狭く、ひずみが生じにくいことが特徴であり、精密な溶接が必要であるときに利用されている。このようなレーザ溶接では、溶接部にシールドガスを噴射させ、溶接部の溶融金属を大気から保護することが必要である。このレーザ溶接に用いられる溶接ヘッドは、よりコンパクトであることが望まれている。
【０００３】
特開２００１−３２１９７６号公報には、レーザビームの位置合わせ、移動を高精度に行い、被溶接材の溶接部に酸化膜が生成したりガスを巻き込むことを抑制するレーザ溶接装置が開示されている。そのレーザ溶接装置は、レーザ溶接ヘッドの収束レーザ照射口に、被溶接材に向かうイナートガスノズルが同軸状に設けられている。そのレーザ溶接装置は、さらに、このイナートガスノズルの外周側に、１個以上のシールドガスノズルが設けられている。そのレーザ溶接装置は、さらに、半導体レーザと、バンドパスフィルタと、撮像手段と、画像処理手段とを有するレーザ溶接ヘッドの位置姿勢制御装置が設けられている。そのレーザ溶接装置は、さらに、このイナートガスノズルの外周側に、吸引ノズルがイナートガスと同心状に設けられている。このようなレーザ溶接装置によれば、溶融部周辺のガスの流れは、円滑になり、外気に対するシールド性が高まる。しかも、溶融部周辺のガスの気流の乱れが抑止されて、溶融部内へのガスの混入・拡散を極力抑制することも可能になる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３２１９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、ノズルが短いレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、レーザビームを収束するレンズの破損を防止するレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、ノズルがより小さいレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、ダイオードレーザ発振器が適用されるレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、発明を実施するための最良の形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００７】
本発明によるレーザ溶接装置（１）のノズルは、金属を加熱するレーザビーム（８１）を溶接部に照射するレーザ照射口（２２）と、レーザ照射口（２２）の周囲を取り囲むガス噴射口（２４）（２６）とを形成している。ノズルは、レーザ照射口（２２）とガス噴射口（２４）（２６）とを区切るインナーノズル（１１）を備えている。ガス噴射口（２４）（２６）は、そのシールドガスを溶接部に噴射する。このとき、ガス噴射口（２４）（２６）に供給されるシールドガスは、流れの乱れが小さい。このため、レーザ溶接装置（１）は、シールドガスの流れを整えるためにノズルを長くする必要がなく、ノズルを短縮することができる。レーザ溶接装置（１）は、レーザビーム（８１）のレーザ発振器から焦点までの距離を長くすることができないレーザ発振器を適用することができる。
【０００８】
レーザ照射口（２２）は、更に、シールドガスを溶接部に噴射することが好ましい。このとき、レーザ照射口（２２）から溶接部に供給されるシールドガスは、溶接部から発生するヒュームがレーザ照射口（２２）からレーザヘッドに侵入することを防止して、レーザビーム（８１）を収束するレンズを保護する保護ガラス（７）の破損を防止する。
【０００９】
ノズルは、レーザ照射口（２２）とガス噴射口（２４）（２６）とを区切るインナーノズル（１１）を備えている。インナーノズル（１１）は、ガス噴射口（２４）（２６）に供給されるシールドガスをレーザ照射口（２２）に供給する穴（４４）が形成されている。このとき、レーザ溶接装置（１）は、ノズルをよりコンパクトに形成することができる。
【００１０】
本発明によるレーザ溶接装置（１）は、他のガス供給口から供給されるシールドガスをレーザ照射口（２２）に供給する流路を更に備えている。このとき、レーザ溶接装置（１）は、ガス噴射口（２４）（２６）から噴射されるシールドガスとガス種、圧力、流量が異なるシールドガスをレーザ照射口（２２）から噴射することができ好ましい。
【００１１】
本発明によるレーザ溶接装置（１）は、外側ガス流路（２５）に配置される整流板（１６）を更に備えている。整流板（１６）は、透過するシールドガスの流れの乱れを整える。このとき、レーザ溶接装置（１）は、シールドガスの流れが整うまでノズルを長くする必要がなく、ノズルを短縮することができる。
【００１２】
ノズルは、ガス噴射口（２４）（２６）から噴射されるシールドガスの衝突点（８５）がレーザビーム（８１）の焦点（８２）よりレーザ照射口（２２）に近い側に配置されるように、形成される。その衝突点は、シールドガスが噴射する方向の交点であり、シールドガスの圧力が最大となる点である。このとき、ガス噴射口（２４）（２６）から噴射されるシールドガスは、溶接部から発生するヒュームがレーザ照射口（２２）からレーザヘッドに侵入することを防止して、レーザビーム（８１）を収束するレンズを保護する保護ガラス（７）の破損を防止する。
【００１３】
ガス噴射口は、内側ガス噴射口（２４）と、内側ガス噴射口（２４）の周囲を取り囲む外側ガス噴射口（２６）とを含んでいることが好ましい。このとき、マニホールド（１０、２１、１４）は、内側ガス供給口から供給される内側シールドガスを内側ガス噴射口（２４）に複数の内側ガス流出穴（４３）を介して供給する内側マニホールド（１０、２１）と、外側ガス供給口から供給される外側シールドガスを外側ガス噴射口（２６）に複数の外側ガス流出穴（４１、５１）を介して供給する外側マニホールド（１０、２１、１４）とを含んでいる。すなわち、レーザ照射口（２２）を囲むガス噴射口（２４）（２６）は、複数であることが好ましい。このとき、レーザ溶接装置（１）は、ガス種、圧力、流量が異なる複数のシールドガスを複数のガス噴射口（２４）（２６）にそれぞれ独立に供給することができる。
【００１４】
レーザビーム（８１）は、ダイオードレーザ発振器により放射される。すなわち、レーザ溶接装置（１）は、レーザビーム（８１）のレーザ発振器としてダイオードレーザ発振器を適用することが好ましい。
【００１５】
本発明によるレーザ溶接方法は、本発明によるレーザ溶接装置（１）を用いて溶接部を溶接して溶接物を生産する方法である。本発明によるレーザ溶接方法は、ガス噴射口（２４）（２６）から溶接部にシールドガスを噴射するステップと、噴射するステップと並行して、レーザ照射口（２２）から溶接部にレーザビーム（８１）を照射するステップとを備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によるレーザ溶接装置及びレーザ溶接方法は、ノズルを短縮することができ、その結果、レーザビームのレーザ発振器から焦点までの距離を長くすることができないレーザ発振器を適用してレーザ溶接することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面を参照して、本発明によるレーザ溶接装置の実施の形態を記載する。そのレーザ溶接装置１は、図１に示されているように、レーザヘッド２とノズルヘッド３とから形成されている。レーザヘッド２は、概ね円柱を形成し、レーザヘッド本体５とガラスホルダー６とを備えている。レーザヘッド本体５は、図示されていないダイオードレーザ発振器とレンズとを内部に備えている。そのダイオードレーザ発振器は、半導体から形成され、その半導体のｐｎ接合部に電子とホールとが流れるときに、発振波長が０．８０８μｍであるレーザビームを誘導放射する。そのレンズは、そのレーザビームを１つの焦点に収束させる。ガラスホルダー６は、レーザヘッド本体５に固定され、保護ガラス７を内部に備えている。保護ガラス７は、そのレーザビームを透過するガラスから形成され、そのダイオードレーザ発振器とレンズとをノズルヘッド３の側から浸入する異物により破損することを保護している。
【００１８】
ノズルヘッド３は、ノズルベース８とブランチスペーサ１０とインナーノズル１１とアウターノズル１２とリングホルダー１４とスカートノズル１５と整流板１６とを備えている。ノズルベース８は、レーザヘッド２に着脱可能に取り付けられている。ノズルベース８は、外部のボンベから供給されるシールドガスをとり入れる２系統のガス供給口１７を備えている。すなわち、ガス供給口１７は、内側ガス供給口と外側ガス供給口とから形成されている。ノズルベース８は、さらに、中央に穴が形成されてレーザヘッド２から放射されるレーザビームが通過する通路１８の一部分を形成している。
【００１９】
ブランチスペーサ１０は、中央に穴が形成されて通路１８の一部分を形成している。インナーノズル１１は、ノズル円錐部分１９とマニホールド部分２１とから形成されている。ノズル円錐部分１９は、円錐の側面を形成し、中央に穴が形成されて通路１８の一部分を形成し、円形のレーザ照射口２２を形成している。マニホールド部分２１は、平坦な円盤を形成している。アウターノズル１２は、ノズル円錐部分１９とともに、内側ガス流路２３を形成し、内側ガス噴射口２４を形成している。すなわち、内側ガス流路２３は、ノズル円錐部分１９とアウターノズル１２とに挟まれた空間である。内側ガス噴射口２４は、レーザ照射口２２と同心に円状に形成され、レーザ照射口２２の外側周囲を取り囲んでいる。スカートノズル１５は、アウターノズル１２とともに、外側ガス流路２５を形成し、外側ガス噴射口２６を形成している。すなわち、外側ガス流路２５は、アウターノズル１２とスカートノズル１５とに挟まれた空間である。外側ガス噴射口２６は、レーザ照射口２２と内側ガス噴射口２４と同心に円状に形成され、内側ガス噴射口２４の外側周囲を取り囲んでいる。
【００２０】
整流板１６は、複数枚の銅製のメッシュが重ねられて形成され、外側ガス流路２５に配置されている。整流板１６の上流側のシールドガスは、整流板１６を透過することにより、層流のシールドガスに変換されて下流側に出力される。なお、整流板１６は、メッシュに限られないで、案内羽根、多孔板から形成される整流板に置換することもできる。
【００２１】
図２は、インナーノズル１１をより詳細に示している。インナーノズル１１は、貫通穴４０、４１、４２、４３、４４が形成されている。貫通穴４０は、ノズル円錐部分１９が形成する円錐の頂点部分に円形に形成され、レーザ照射口２２を形成している。貫通穴４１は、マニホールド部分２１に１４個が形成され、それぞれ、貫通穴４０の中心と同心の円４５の上に配置され、隣接する２つの貫通穴が概ね等距離になるように配置されている。貫通穴４１は、さらに、それぞれ、ブランチスペーサ１０に形成される流路を介してノズルベース８の外側ガス供給口に繋がっている。貫通穴４２は、マニホールド部分２１に４個が形成され、それぞれ、貫通穴４０の中心と同心の円４６の上に配置されている。貫通穴４３は、マニホールド部分２１に６個が形成され、それぞれ、貫通穴４０の中心と同心の円４７の上に配置されている。貫通穴４３は、それぞれ、ブランチスペーサ１０に形成される流路を介してノズルベース８の外側ガス供給口に繋がっている。貫通穴４３は、さらに、それぞれ、隣接する２つの貫通穴が概ね等距離になるように配置されている。貫通穴４４は、ノズル円錐部分１９に６個が形成され、それぞれ、通路１８と内側ガス流路２３とを繋げている。貫通穴４４は、さらに、隣接する２つの貫通穴が概ね等距離になるように配置され、それぞれ、貫通穴４３から貫通穴４０の中心に近い側に配置されている。
【００２２】
図３は、リングホルダー１４を詳細に示している。リングホルダー１４は、貫通穴５０、５１、５２が形成されている。貫通穴５０は、中央に配置され、内部にインナーノズル１１のノズル円錐部分１９とアウターノズル１２とが配置される。貫通穴５０は、内壁に雌ねじ５３が形成されている。アウターノズル１２は、外壁に雄ねじが形成され、その雄ねじが雌ねじ５３に締結されてリングホルダー１４に固定される。貫通穴５１は、貫通穴５０の中心と同心の円５４の上に配置される１４個の貫通穴から形成され、それぞれ、インナーノズル１１の貫通穴４１に繋がっている。貫通穴５２は、４個の貫通穴から形成され、それぞれ、インナーノズル１１の貫通穴４２に繋がっている。貫通穴５２には、図示されていないボルトが挿入される。そのボルトは、さらに、インナーノズル１１の貫通穴４２とブランチスペーサ１０の貫通穴３２とに挿入されてノズルベース８に締結され、ブランチスペーサ１０とインナーノズル１１とリングホルダー１４とをノズルベース８に固定している。リングホルダー１４は、さらに、側面にスカートノズル１２の内壁を嵌め合わされて、リングホルダー１４をノズルベース８に固定している。
【００２３】
すなわち、ブランチスペーサ１０は、インナーノズル１１とともに、ノズルベース８の内側ガス供給口から供給されるシールドガスを内側ガス流路２３に複数の貫通穴４３を介して供給するマニホールドを形成している。ブランチスペーサ１０は、さらに、インナーノズル１１とリングホルダー１４とともに、ノズルベース８の外側ガス供給口から供給されるシールドガスを外側ガス流路２５に複数の貫通穴５１を介して供給するマニホールドを形成している。
【００２４】
図４は、溶接熱源であるレーザビームの経路と内側ガス噴射口２４から噴射されるシールドガスの経路とを示している。そのレーザビーム８１は、レーザヘッド２から通路１８を通ってレーザ照射口２２から外部に放射され、焦点８２に収束する。金属母材の溶接部８３は、焦点８２に重なるように配置されることにより、加熱されて溶融し、溶接される。そのシールドガス８４は、焦点８３より１ｍｍだけレーザ照射口２２に近い衝突点８５に向けて内側ガス噴射口２４から噴射される。このとき、シールドガス８４は、圧力が衝突点８５で最大になる。すなわち、インナーノズル１１のノズル円錐部分１９とアウターノズル１２とは、シールドガス８４が衝突点８５に向かって噴射されるように形成されている。
【００２５】
本発明によるレーザ溶接方法の実施の形態は、溶接対象の金属母材を溶接して溶接物を生産する方法であり、レーザ溶接装置１を用いて実行される。その金属母材としては、アルミニウム合金が例示される。その溶接物としては、航空機、宇宙機が例示される。レーザ溶接装置１のガス供給口１７には、外側ガス供給口と内側ガス供給口とが設けられている。レーザ溶接装置１は、まず、外側ガス供給口と内側ガス供給口とにそれぞれガスボンベが接続される。次いで、外側ガス供給口に外側シールドガスが所定の圧力（流量）で供給され、内側ガス供給口に内側シールドガスが所定の圧力（流量）で供給される。その外側シールドガスは、外側ガス供給口から複数の貫通穴５１を介して外側ガス流路２５に供給される。その外側シールドガスは、次いで、整流板１６を透過して外側ガス噴射口２６から噴射される。このとき、外側シールドガスは、外側ガス噴射口２６から円周方向に一様の流速で噴射され、概ね層流で噴射される。
【００２６】
その内側シールドガスは、内側ガス供給口から複数の貫通穴４３を介して内側ガス流路２３に供給され、内側ガス噴射口２４から噴射される。このとき、内側シールドガスは、内側ガス噴射口２４から円周方向に一様の流速で噴射され、概ね層流で噴射される。内側シールドガスは、さらに、衝突点に向けて噴射される。その内側シールドガスは、さらに、内側ガス流路２３から貫通穴４４を介して通路１８に供給され、レーザ照射口２２から噴射される。
【００２７】
図５（Ａ）は、外側シールドガスを整流板を介して流した時のシュリーレン法によるガス流評価及び溶接部の外観を示し、図５（Ｂ）は、そうでないときのシュリーレン法によるガス流評価及び溶接部の外観を示している。整流板を介していない場合には、ガス流は乱流となり、かつノズルの円周方向にも均一に流れていないことが分かる。一方、整流板を介することによりガス流はノズルの円周方向に一様の流速で噴射され、かつ概ね層流で噴射されていることが分かる。また外側ガス流を整流板を介して流した際の溶接部の外観は、そうでない場合に比べて溶接部の表面の酸化が著しく低減していることが分かる。
【００２８】
図６は、Ａ６０６１アルミニウム合金の溶接部の断面ミクロ組織を示している。溶接金属内にシールドガスあるいは大気を巻きこむことにより発生する気孔は、レーザ溶接装置１を使用することによって低減可能である。図７は、Ａ６０６１アルミニウム合金溶接部の溶接部断面に占める内部欠陥の割合を示している。その溶接部断面に占める内部欠陥の割合は、従来型のシールドガス流れをノズル内で最適化していないシールド方法で約１２．８％であったものを、レーザ溶接装置１を使用することによって約０．５％まで抑えることが可能となる。
【００２９】
レーザ溶接装置１は、これらのシールドガスを噴射しながら、溶接対象の溶接部にレーザビームを照射する。その溶接部は、そのレーザビームにより加熱され溶融して溶接され、これらのシールドガスにより大気と隔離されて酸化が防止される。そのシールドガスは、ノズルヘッドが短いときに、流れが乱れて溶接部を大気と十分に隔離することができないことがある。レーザ溶接装置１によれば、シールドガスは、円周方向に一様の流速で概ね層流で溶接部に噴射されることにより、その溶接部の酸化をより確実に防止することができる。レーザ溶接装置１は、さらに、外側シールドガスの圧力と内側シールドガスの圧力とがそれぞれ適当に設定されることにより、これらのシールドガスの流れの乱れをさらに円滑にすることができ、その溶接部の酸化をさらに確実に防止することができる。
【００３０】
レーザ溶接装置１は、ガス種が異なる２つのシールドガスを外側ガス噴射口２６と内側ガス噴射口２４とからそれぞれ噴射することができる。たとえば、レーザ溶接装置１は、ヘリウムＨｅを内側ガス噴射口２４から噴射し、アルゴンＡｒを外側ガス噴射口２６から噴射することができる。ヘリウムＨｅは、一般に、溶接部を冷却する効果が高く、レーザ溶接のシールドガスとして利用されることが好ましい。レーザ溶接装置１は、ヘリウムＨｅより安価であるアルゴンＡｒとともにヘリウムＨｅを噴射することにより、より安価に溶接部を冷却する効果を高めることができる。レーザ溶接装置１は、さらに、鉄鋼材料をレーザ溶接するときに、窒素Ｎ２を内側ガス噴射口２４から噴射し、アルゴンＡｒを外側ガス噴射口２６から噴射することができる。このとき、レーザ溶接装置１は、その窒素Ｎ２により溶接部を窒化して硬化させることができる。
【００３１】
溶接部は、さらに、溶接時に金属蒸気であるヒュームを発生する。そのヒュームは、ノズルヘッドが短いときに、レーザ照射口から浸入しレーザヘッドの部品に付着して、レーザヘッドを破損することがある。レーザ溶接装置１によれば、そのヒュームは、衝突点に向かうシールドガスとレーザ照射口２２から噴射されるシールドガスとにより、レーザ照射口２２からレーザヘッドに侵入することが防止され、レーザビーム８１を収束するレンズを保護する保護ガラス７の破損が防止される。
【００３２】
レーザ溶接装置１は、ノズルヘッド３が短く、レーザビームのレーザ発振器から焦点までの距離を長くすることができないレーザ発振器を適用することができる。ダイオードレーザ発振器は、放射するレーザビームがアルミニウムにおける吸収特性が高く、アルミニウムを高速度溶接することに適している。ダイオードレーザ発振器は、しかしながら、広い拡散角度でレーザを放射しているために、他のレーザ発振器に比べ集光特性に劣り短焦点である。レーザ溶接装置１は、このようなダイオードレーザ発振器を適用し、アルミニウムを高速度溶接することができる。
【００３３】
本発明によるレーザ溶接装置の実施の他の形態は、既述の実施の形態におけるレーザ溶接装置１のノズルベース８が他のノズルベースに置換され、ブランチスペーサ１０が他のブランチスペーサに置換され、インナーノズル１１が他のインナーノズルに置換されている。
【００３４】
そのノズルベースは、レーザヘッド２に着脱可能に取り付けられている。そのノズルベースは、外部のボンベから供給されるシールドガスをとり入れる３系統のガス供給口を備えている。そのガス供給口は、中央ガス供給口と内側ガス供給口と外側ガス供給口とから形成されている。そのノズルベースは、さらに、中央に穴が形成されてレーザヘッド２から放射されるレーザビームが通過する通路１８の一部分を形成している。
【００３５】
図８は、他のインナーノズルを示している。そのインナーノズル７０は、ノズル円錐部分７１とマニホールド部分７２とから形成されている。ノズル円錐部分７１は、円錐の側面を形成し、中央に穴が形成されて通路１８の一部分を形成し、円形のレーザ照射口２２を形成している。マニホールド部分７２は、平坦な円盤を形成している。インナーノズル７０は、貫通穴７３、７４、７５、７６が形成されている。貫通穴７３は、ノズル円錐部分７２が形成する円錐の頂点部分に円形に形成され、レーザ照射口２２を形成している。貫通穴７４は、マニホールド部分７１に１４個が形成され、それぞれ、貫通穴７３の中心と同心の円７７の上に配置されている。貫通穴７４は、さらに、それぞれ、隣接する２つの貫通穴が概ね等距離になるように配置されている。貫通穴７５は、マニホールド部分７１に４個が形成され、それぞれ、貫通穴７３の中心と同心の円７８の上に配置されている。貫通穴７６は、マニホールド部分７１に６個が形成され、それぞれ、貫通穴７３の中心と同心の円７９の上に配置されている。貫通穴７６は、さらに、それぞれ、隣接する２つの貫通穴が概ね等距離になるように配置されている。
【００３６】
貫通穴７３は、他のブランチスペーサに形成される流路を介してそのノズルベースの中央ガス供給口に繋がっている。貫通穴７４は、それぞれ、他のブランチスペーサに形成される流路を介してそのノズルベースの外側ガス供給口に繋がっている。貫通穴７６は、それぞれ、他のブランチスペーサに形成される流路を介してそのノズルベースの内側ガス供給口に繋がっている。すなわち、そのブランチスペーサは、インナーノズル７０とともに、ノズルベースの内側ガス供給口から供給されるシールドガスを内側ガス流路２３に複数の貫通穴７６を介して供給するマニホールドを形成している。そのブランチスペーサは、さらに、インナーノズル７０とリングホルダー１４とともに、ノズルベースの外側ガス供給口から供給されるシールドガスを外側ガス流路２５に複数の貫通穴５１を介して供給するマニホールドを形成している。
【００３７】
本実施の形態におけるレーザ溶接装置は、レーザ照射口２２と内側ガス噴射口２４と外側ガス噴射口２６とから噴射される複数のシールドガスの圧力をそれぞれ独立に設定することができる。このため、このようなレーザ溶接装置は、その圧力を適当に設定することにより、これらのシールドガスの流れの乱れをさらに円滑にすることができ、その溶接部の酸化をさらに確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明によるレーザ溶接装置の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図２は、インナーノズルを示す平面図である。
【図３】図３は、リングホルダーを示す平面図である。
【図４】図４は、溶接熱源であるレーザビームの経路を示し、内側ガス噴射口から噴射されるシールドガスの経路を示す断面図である。
【図５】図５は、外側シールドガスを整流板を介して流した時のシュリーレン法によるガス流評価及び溶接部の外観を示し、外側シールドガスを整流板を介さないで流した時のシュリーレン法によるガス流評価及び溶接部の外観を示す図である。
【図６】図６は、Ａ６０６１アルミニウム合金の溶接部の断面ミクロ組織を示す図である。
【図７】図７は、Ａ６０６１アルミニウム合金溶接部の溶接部断面に占める内部欠陥の割合を示すグラフである。
【図８】図８は、他のインナーノズルを示す平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ：レーザ溶接装置
２  ：レーザヘッド
３  ：ノズルヘッド
５  ：レーザヘッド本体
６  ：ガラスホルダー
７  ：保護ガラス
８  ：ノズルベース
１０：ブランチスペーサ
１１：インナーノズル
１２：アウターノズル
１４：リングホルダー
１５：スカートノズル
１６：整流板
１７：ガス供給口
１８：通路
１９：ノズル円錐部分
２１：マニホールド部分
２２：レーザ照射口
２３：内側ガス流路
２４：内側ガス噴射口
２５：外側ガス流路
２６：外側ガス噴射口
４０〜４４：貫通穴
４５〜４７：円
５０〜５２：貫通穴
５３：雌ねじ
５４：円
８１：レーザビーム
８２：焦点
８３：溶接部
８４：シールドガス
８５：衝突点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図８】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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