(57)【要約】【課題】  比較的広い範囲にわたって肉盛溶接する場合であっても、効率よく施工することができるレーザ加工装置を提供する。【解決手段】  レーザ光１を発振するレーザ光発振装置１１０と、レーザ光発振装置１１０からのレーザ光１を母材１１に対して照射すると共に、当該母材１１に対して相対的に移動可能な加工ヘッド１２０とを備えているレーザ加工装置１００において、加工ヘッド１２０が、母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へレーザ光１を拡張するシリンドリカルレンズ１２３を備えると共に、加工ヘッド１２０の母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向のレーザ光１の照射範囲にわたって当該母材１１に金属パウダ１２を供給する溶接金属供給装置１３０を備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発振するレーザ光発振手段と、
前記レーザ光発振手段からのレーザ光を母材に対して照射すると共に、当該母材に対して相対的に移動可能な加工ヘッドと
を備えているレーザ加工装置において、
前記加工ヘッドが、前記母材に対する移動方向と交差して当該母材に沿う方向へ前記レーザ光を拡張するシリンドリカルレンズを備えている
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
レーザ光を発振するレーザ光発振手段と、
前記レーザ光発振手段からのレーザ光を母材に対して照射すると共に、当該母材に対して相対的に移動可能な加工ヘッドと
を備えているレーザ加工装置において、
前記加工ヘッドが、前記母材に対する移動方向と交差して当該母材に沿う方向へ前記レーザ光を走査する走査ミラーを備えている
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
レーザ光を発振するレーザ光発振手段と、
前記レーザ光発振手段からのレーザ光を母材に対して照射すると共に、当該母材に対して相対的に移動可能な加工ヘッドと
を備えているレーザ加工装置において、
前記加工ヘッドが、前記レーザ光発振手段から発振されるレーザ光の径サイズと略同径サイズをなして、前記母材に対する移動方向と交差して当該母材に沿う方向へ複数配列されている
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２において、
前記加工ヘッドが、前記母材に対する移動方向と交差して当該母材に沿う方向へ複数配列されている
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、
前記加工ヘッドの前記母材に対する移動方向と交差して当該母材に沿う方向のレーザ光の照射範囲にわたって当該母材に溶接金属を供給する溶接金属供給手段を備えている
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記溶接金属供給手段が、
前記加工ヘッドと一体的に移動できるように設けられてレーザ光の前記照射範囲にわたって開口部を有する供給ノズルと、
前記供給ノズルへパウダ状の溶接金属を送給する金属パウダ供給手段と
を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記溶接金属供給手段が、
前記加工ヘッドと一体的に移動できるように設けられてレーザ光の前記照射範囲にわたって複数配設された供給ノズルと、
前記供給ノズルへパウダ状の溶接金属をそれぞれ送給する金属パウダ供給手段と
を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項８】
請求項５において、
前記溶接金属供給手段が、
前記加工ヘッドと一体的に移動できるように設けられてレーザ光の前記照射範囲にわたって開口部を有する供給ノズルと、
前記供給ノズルへシート状の溶接金属を送給する金属シート供給手段と
を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項９】
請求項５において、
前記溶接金属供給手段が、
前記加工ヘッドと一体的に移動できるように設けられてレーザ光の前記照射範囲にわたって複数配設された供給ノズルと、
前記供給ノズルへワイヤ状の溶接金属をそれぞれ送給する金属ワイヤ供給手段と
を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１０】
請求項５から請求項８のいずれかにおいて、
前記供給ノズルが、前記加工ヘッドを包囲するようにして設けられている
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかにおいて、
前記加工ヘッドと一体的に移動できるように設けられて当該加工ヘッドから前記母材へのレーザ光の照射位置の形状を計測する形状計測手段と、
前記形状計測手段からの情報に基づいて、前記加工ヘッドから照射するレーザ光の強度を調整するように前記レーザ光発振手段を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１２】
請求項２において、
前記加工ヘッドと一体的に移動できるように設けられて当該加工ヘッドから前記母材へのレーザ光の照射位置の形状を計測する形状計測手段と、
前記形状計測手段からの情報に基づいて、前記加工ヘッドから照射するレーザ光の走査速度を調整するように前記走査ミラーによる走査を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１３】
請求項３又は請求項４において、
前記加工ヘッドと一体的に移動できるように設けられて当該加工ヘッドから前記母材へのレーザ光の照射位置の形状を計測する形状計測手段と、
前記形状計測手段からの情報に基づいて、各前記加工ヘッドからそれぞれ照射するレーザ光の強度を各々調整するように各当該加工ヘッドからのレーザ光の照射を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１４】
請求項５において、
前記加工ヘッドと一体的に移動できるように設けられて当該加工ヘッドから前記母材へのレーザ光の照射位置の形状を計測する形状計測手段と、
前記形状計測手段からの情報に基づいて、前記母材へ供給する前記溶接金属の量を調整するように前記溶接金属供給手段を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料の肉盛溶接を行うレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料を補修するために当該金属材料と同種の金属材料を肉盛溶接する場合や、金属材料に他の性能を付加するために当該金属材料と異種の金属材料を肉盛溶接する場合には、肉盛溶接部の性能を十分に確保できるようにするため、母材に対する溶接金属の融和率（希釈率）を必要十分な大きさで施工できるように、溶接温度を高精度にコントロールする必要がある。このため、このような肉盛溶接を行う場合には、レーザ光を照射して加熱するレーザ溶接が適用されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−０００７７５号公報
【特許文献２】特開２０００−１１７４６９号公報
【特許文献３】特開２００２−１４４０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述したようなレーザ溶接は、レーザ光を集光させてスポット的（１〜１０ｍｍ程度）に加熱するため、１回の施工幅が非常に小さいものである。これに対し、前述したような肉盛溶接は、比較的広い範囲にわたって行う場合が多く、特に、金属材料に他の性能を付加する場合には、メートル単位で施工する場合も多い。このため、このような肉盛溶接をレーザ溶接で施工しようとすると、施工回数が非常に多くなってしまい、多大な手間を必要としていた。
【０００５】
このようなことから、本発明は、比較的広い範囲にわたって肉盛溶接する場合であっても、効率よく施工することができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を発振するレーザ光発振手段と、前記レーザ光発振手段からのレーザ光を母材に対して照射すると共に、当該母材に対して相対的に移動可能な加工ヘッドとを備えているレーザ加工装置において、前記加工ヘッドが、前記母材に対する移動方向と交差して当該母材に沿う方向へ前記レーザ光を拡張するシリンドリカルレンズを備えていることを特徴とする。
【０００７】
第二番目の発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を発振するレーザ光発振手段と、前記レーザ光発振手段からのレーザ光を母材に対して照射すると共に、当該母材に対して相対的に移動可能な加工ヘッドとを備えているレーザ加工装置において、前記加工ヘッドが、前記母材に対する移動方向と交差して当該母材に沿う方向へ前記レーザ光を走査する走査ミラーを備えていることを特徴とする。
【０００８】
第三番目の発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を発振するレーザ光発振手段と、前記レーザ光発振手段からのレーザ光を母材に対して照射すると共に、当該母材に対して相対的に移動可能な加工ヘッドとを備えているレーザ加工装置において、前記加工ヘッドが、前記レーザ光発振手段から発振されるレーザ光の径サイズと略同径サイズをなして、前記母材に対する移動方向と交差して当該母材に沿う方向へ複数配列されていることを特徴とする。
【０００９】
第四番目の発明に係るレーザ加工装置は、第一番目又は第二番目の発明において、前記加工ヘッドが、前記母材に対する移動方向と交差して当該母材に沿う方向へ複数配列されていることを特徴とする。
【００１０】
第五番目の発明に係るレーザ加工装置は、第一番目から第四番目の発明のいずれかにおいて、前記加工ヘッドの前記母材に対する移動方向と交差して当該母材に沿う方向のレーザ光の照射範囲にわたって当該母材に溶接金属を供給する溶接金属供給手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
第六番目の発明に係るレーザ加工装置は、第五番目の発明において、前記溶接金属供給手段が、前記加工ヘッドと一体的に移動できるように設けられてレーザ光の前記照射範囲にわたって開口部を有する供給ノズルと、前記供給ノズルへパウダ状の溶接金属を送給する金属パウダ供給手段とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
第七番目の発明に係るレーザ加工装置は、第五番目の発明において、前記溶接金属供給手段が、前記加工ヘッドと一体的に移動できるように設けられてレーザ光の前記照射範囲にわたって複数配設された供給ノズルと、前記供給ノズルへパウダ状の溶接金属をそれぞれ送給する金属パウダ供給手段とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
第八番目の発明に係るレーザ加工装置は、第五番目の発明において、前記溶接金属供給手段が、前記加工ヘッドと一体的に移動できるように設けられてレーザ光の前記照射範囲にわたって開口部を有する供給ノズルと、前記供給ノズルへシート状の溶接金属を送給する金属シート供給手段とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
第九番目の発明に係るレーザ加工装置は、第五番目の発明において、前記溶接金属供給手段が、前記加工ヘッドと一体的に移動できるように設けられてレーザ光の前記照射範囲にわたって複数配設された供給ノズルと、前記供給ノズルへワイヤ状の溶接金属をそれぞれ送給する金属ワイヤ供給手段とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
第十番目の発明に係るレーザ加工装置は、第五番目から第八番目の発明のいずれかにおいて、前記供給ノズルが、前記加工ヘッドを包囲するようにして設けられていることを特徴とする。
【００１６】
第十一番目の発明に係るレーザ加工装置は、第一番目から第十番目の発明のいずれかにおいて、前記加工ヘッドと一体的に移動できるように設けられて当該加工ヘッドから前記母材へのレーザ光の照射位置の形状を計測する形状計測手段と、前記形状計測手段からの情報に基づいて、前記加工ヘッドから照射するレーザ光の強度を調整するように前記レーザ光発振手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１７】
第十二番目の発明に係るレーザ加工装置は、第二番目の発明において、前記加工ヘッドと一体的に移動できるように設けられて当該加工ヘッドから前記母材へのレーザ光の照射位置の形状を計測する形状計測手段と、前記形状計測手段からの情報に基づいて、前記加工ヘッドから照射するレーザ光の走査速度を調整するように前記走査ミラーによる走査を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
第十三番目の発明に係るレーザ加工装置は、第三番目又は第四番目の発明において、前記加工ヘッドと一体的に移動できるように設けられて当該加工ヘッドから前記母材へのレーザ光の照射位置の形状を計測する形状計測手段と、前記形状計測手段からの情報に基づいて、各前記加工ヘッドからそれぞれ照射するレーザ光の強度を各々調整するように各当該加工ヘッドからのレーザ光の照射を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
第十四番目の発明に係るレーザ加工装置は、第五番目の発明において、前記加工ヘッドと一体的に移動できるように設けられて当該加工ヘッドから前記母材へのレーザ光の照射位置の形状を計測する形状計測手段と、前記形状計測手段からの情報に基づいて、前記母材へ供給する前記溶接金属の量を調整するように前記溶接金属供給手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るレーザ加工装置によれば、比較的広い範囲にわたって肉盛溶接する場合であっても、効率よく施工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係るレーザ加工装置の実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００２２】
［第一番目の実施形態］
本発明に係るレーザ加工装置の第一番目の実施形態を図１に基づいて次に説明する。図１は、レーザ加工装置の要部の概略構成の説明図である。
【００２３】
本実施形態に係るレーザ加工装置は、図１に示すように、レーザ光１を発振するレーザ光発振手段であるレーザ光発振装置１１０と、レーザ光発振装置１１０からのレーザ光１を母材１１に対して照射すると共に、当該母材１１に対して相対的に移動可能な加工ヘッド１２０とを備えているレーザ加工装置１００において、加工ヘッド１２０が、母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へレーザ光１を拡張するシリンドリカルレンズ１２３を備えているものである。
【００２４】
また、本実施形態に係るレーザ加工装置１００は、加工ヘッド１２０の母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向のレーザ光１の照射範囲にわたって当該母材１１にパウダ状の溶接金属である金属パウダ１２を供給する溶接金属供給手段である溶接金属供給装置１３０をさらに備えている。
【００２５】
前記レーザ光発振装置１１０は、発振したレーザ光１を前記加工ヘッド１２０の内部へ光ファイバ１１１を介して送ることができるようになっている。
【００２６】
前記加工ヘッド１２０は、母材１１に対して相対的に移動可能なケーシング１２１と、ケーシング１２１内に配設されたコリメートレンズ１２２と、ケーシング１２１内のレーザ光１の進行方向のコリメートレンズ１２２より下流側に配設されたシリンドリカルレンズ１２３とを備え、前記光ファイバ１１１からのレーザ光１をコリメートレンズ１２２により平行光にした後にシリンドリカルレンズ１２３により母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へのみ拡張して母材１１に照射することができるようになっている（図１（ｃ）参照）。
【００２７】
前記溶接金属供給装置１３０は、前記加工ヘッド１２０と一体的に移動できるように設けられてレーザ光１の前記照射範囲にわたって開口部１３１ａを有する供給ノズル１３１と、供給ノズル１３１へ金属パウダ１２を送給する金属パウダ供給手段である金属パウダ供給機１３２とを備えており、金属パウダ供給機１３２から供給ノズル１３１へフレキシブルチューブ１３３を介して金属パウダ１２を送給して、レーザ光１の前記照射範囲にわたって母材１１上に金属パウダ１２を均一に供給することができるようになっている。
【００２８】
このような本実施形態に係るレーザ加工装置１００においては、レーザ光発振装置１１０からレーザ光１を発振すると共に、金属パウダ供給機１３２から金属パウダ１２を送給すると、レーザ光１が、光ファイバ１１１を介して加工ヘッド１２０のケーシング１２１内に入射して、コリメートレンズ１２２により平行光となった後にシリンドリカルレンズ１２３により母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へのみ拡張して母材１１に照射されると共に（図１（ｃ）参照）、金属パウダ１２が、フレキシブルチューブ１３３を介して供給ノズル１３１へ送給されて、レーザ光１の前記照射範囲にわたって母材１１上に均一に供給されるので、母材１１は、レーザ光１の前記照射範囲にわたって金属パウダ１２が肉盛溶接される。
【００２９】
そして、このような肉盛溶接を行いながら、加工ヘッド１２０及び供給ノズル１３１と母材１１とを相対的に移動（図１（ａ）において紙面前方、図１（ｂ）において左方向、図１（ｃ）において上方向）させると、母材１１は、レーザ光１の前記照射範囲にわたった肉盛溶接が当該移動方向にわたって行われるようになる。
【００３０】
つまり、従来は、レーザ光をスポット的（１〜１０ｍｍ程度）に母材に照射するようにしていたが、本実施形態は、加工ヘッド１２０の母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へのみレーザ光１を拡張（１〜１００ｃｍ程度）して母材１１に照射するようにしたのである。
【００３１】
このため、本実施形態においては、従来よりも広い範囲にわたって一度で肉盛溶接することができる。
【００３２】
したがって、本実施形態によれば、比較的広い範囲にわたって肉盛溶接する場合であっても、効率よく施工することができる。
【００３３】
［第二番目の実施形態］
本発明に係るレーザ加工装置の第二番目の実施形態を図２に基づいて次に説明する。図２は、レーザ加工装置の要部の概略構成の説明図である。なお、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な部分については、前述した第一番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
【００３４】
本実施形態に係るレーザ加工装置は、図２に示すように、レーザ光１を発振するレーザ光発振手段であるレーザ光発振装置１１０と、レーザ光発振装置１１０からのレーザ光１を母材１１に対して照射すると共に、当該母材１１に対して相対的に移動可能な加工ヘッド２２０とを備えているレーザ加工装置２００において、加工ヘッド２２０が、母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へレーザ光１を走査する走査ミラー２２３を備えているものである。
【００３５】
また、本実施形態に係るレーザ加工装置２００は、加工ヘッド２２０の母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向のレーザ光１の照射範囲にわたって当該母材１１にパウダ状の溶接金属である金属パウダ１２を供給する溶接金属供給手段である溶接金属供給装置１３０をさらに備えている。
【００３６】
前記加工ヘッド２２０は、母材１１に対して相対的に移動可能なケーシング２２１と、ケーシング２２１内に配設されたコリメートレンズ１２２と、ケーシング２２１内のレーザ光１の進行方向のコリメートレンズ１２２より下流側に配設されて、母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へスライド移動する走査ミラー２２３とを備え、前記光ファイバ１１１からのレーザ光１をコリメートレンズ１２２により平行光にした後に走査ミラー２２３により母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へ当該レーザ光１の照射位置を往復移動させながら当該母材１１に照射することができるようになっている。
【００３７】
このような本実施形態に係るレーザ加工装置２００においては、レーザ光発振装置１１０からレーザ光１を発振すると共に、金属パウダ供給機１３２から金属パウダ１２を送給すると、レーザ光１が、光ファイバ１１１を介して加工ヘッド２２０のケーシング２２１内に入射して、コリメートレンズ１２２により平行光となった後に走査ミラー２２３により母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へ照射位置を往復移動されながら当該母材１１に照射されると共に、金属パウダ１２が、フレキシブルチューブ１３３を介して供給ノズル１３１へ送給されて、レーザ光１の前記照射範囲にわたって母材１１上に均一に供給されるので、母材１１は、レーザ光１の前記照射範囲にわたって金属パウダ１２が肉盛溶接される。
【００３８】
そして、このような肉盛溶接を行いながら、加工ヘッド２２０及び供給ノズル１３１と母材１１とを相対的に移動（図２において紙面前方）させると、母材１１は、レーザ光１の前記照射範囲にわたった肉盛溶接が当該移動方向にわたって行われるようになる。
【００３９】
つまり、前述した第一番目の実施形態に係るレーザ加工装置１００においては、加工ヘッド１２０の母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へのみレーザ光１を拡張して母材１１に照射するようにしたが、本実施形態に係るレーザ加工装置２００においては、加工ヘッド２２０の母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へレーザ光１の照射位置を往復移動させながら母材１１に照射するようにしたのである。
【００４０】
このため、本実施形態においては、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、従来よりも広い範囲にわたって一度で肉盛溶接することができる。
【００４１】
したがって、本実施形態によれば、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、比較的広い範囲にわたって肉盛溶接する場合であっても、効率よく施工することができると共に、走査ミラー２２３の往復移動長を調整することにより、レーザ光１の照射範囲を簡単に調整することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、図２に示したように、母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へスライド移動する走査ミラー２２３により、母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へレーザ光１の照射位置を往復移動させながら当該母材１１に照射するようにしたが、例えば、図３に示すように、母材１１に対して相対的に移動可能なケーシング３２１と、ケーシング３２１内に配設されたコリメートレンズ１２２と、ケーシング３２１内のレーザ光１の進行方向のコリメートレンズ１２２より下流側に配設されて、母材１１に対する移動方向に沿った軸方向で揺動可能な走査ミラー３２３とを備えた加工ヘッド３２０を適用したレーザ加工装置３００とし、前記走査ミラー３２３を揺動させることにより、母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へ当該レーザ光１の照射位置を往復移動させながら当該母材１１に照射するようにすることも可能である。
【００４３】
［第三番目の実施形態］
本発明に係るレーザ加工装置の第三番目の実施形態を図４に基づいて次に説明する。図４は、レーザ加工装置の要部の概略構成の説明図である。なお、前述した第一，二番目の実施形態の場合と同様な部分については、前述した第一，二番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一，二番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
【００４４】
本実施形態に係るレーザ加工装置は、図４に示すように、レーザ光１を発振するレーザ光発振手段であるレーザ光発振装置１１０と、レーザ光発振装置１１０からのレーザ光１を母材１１に対して照射すると共に、当該母材１１に対して相対的に移動可能な加工ヘッド１２０とを備えているレーザ加工装置４００において、加工ヘッド１２０が、母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へレーザ光１を拡張するシリンドリカルレンズ１２３を備えているものである。
【００４５】
また、本実施形態に係るレーザ加工装置４００は、加工ヘッド１２０の母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向のレーザ光１の照射範囲にわたって当該母材１１にパウダ状の溶接金属である金属パウダ１２を供給する溶接金属供給手段である溶接金属供給装置１３０も備えている。
【００４６】
そして、本実施形態に係るレーザ加工装置４００は、加工ヘッド１２０と一体的に移動できるように設けられて加工ヘッド１２０から母材１１へのレーザ光１の照射位置の形状を計測する形状計測手段である形状計測センサ４４０と、形状計測センサ４４０からの情報に基づいて、加工ヘッド１２０から照射するレーザ光１の強度を調整するようにレーザ光発振装置１１０を制御すると共に、母材１１へ供給する金属パウダ１２の量を調整するように溶接金属供給装置１３０の金属パウダ供給機１３２を制御する制御手段である制御装置４５０とをさらに備えている。
【００４７】
つまり、本実施形態に係るレーザ加工装置４００は、前述した第一番目の実施形態に係るレーザ加工装置１００において、上記形状計測センサ４４０及び上記制御装置４５０等を備えたものなのである。
【００４８】
このような本実施形態に係るレーザ加工装置４００においては、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に操作することにより、レーザ光１の照射範囲にわたった肉盛溶接を移動方向にわたって母材１１に行うことができる。
【００４９】
このとき、加工ヘッド１２０から母材１１へのレーザ光１の照射位置の形状を形状計測センサ４４０が計測し、当該形状計測センサ４４０からの情報に基づいて、制御装置４５０が、加工ヘッド１２０から照射するレーザ光１の強度を調整するようにレーザ光発振装置１１０を制御すると共に、母材１１へ供給する金属パウダ１２の量を調整するように溶接金属供給装置１３０の金属パウダ供給機１３２を制御するので、レーザ光１の照射範囲にわたった肉盛溶接を移動方向にわたって母材１１の凹凸に対応してならして行うことができる。
【００５０】
したがって、本実施形態によれば、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、比較的広い範囲にわたって肉盛溶接する場合であっても、効率よく施工することができると共に、レーザ光１の照射範囲にわたった肉盛溶接を移動方向にわたって母材１１の凹凸に対応してならして行うことができるので、複雑な形状の母材１１であっても、バラツキを抑えた均等な肉盛溶接を精度よく行うことができる。
【００５１】
［他の実施形態］
なお、前述した第一〜三番目の実施形態では、レーザ光１の前記照射範囲にわたって開口部１３１ａを有する供給ノズル１３１と、供給ノズル１３１へ金属パウダ１２を送給する金属パウダ供給機１３２とを備えた溶接金属供給装置１３０を適用し、金属パウダ供給機１３２から供給ノズル１３１へフレキシブルチューブ１３３を介して金属パウダ１２を送給して、レーザ光１の前記照射範囲にわたって母材１１上に金属パウダ１２を均一に供給するようにしたが、他の実施形態として、例えば、図５（ａ）に示すように、レーザ光１の前記照射範囲にわたって複数配列された供給ノズル５３１と、供給ノズル５３１へ金属パウダ１２をそれぞれ送給する金属パウダ供給手段である図示しない金属パウダ供給機とを備えた溶接金属供給装置５３０を適用することや、図５（ｂ）に示すように、レーザ光１の前記照射範囲にわたって開口部１３１ａを有する供給ノズル１３１と、供給ノズル１３１へシート状の溶接金属である金属シート１３を送給する金属シート供給手段である図示しない金属シート供給機とを備えた溶接金属供給装置６３０を適用し、上記金属シート供給機から供給ノズル１３１へ金属シート１３を送給して、レーザ光１の前記照射範囲にわたって母材１１上に金属シート１３を均一に供給することや、図５（ｃ）に示すように、レーザ光１の前記照射範囲にわたって複数配列された供給ノズル５３１と、供給ノズル５３１へワイヤ状の溶接金属である金属ワイヤ１４をそれぞれ送給する図示しない金属ワイヤ供給機とを備えた溶接金属供給装置７３０を適用し、上記金属ワイヤ供給機から供給ノズル５３１へ金属ワイヤ１４を送給して、レーザ光１の前記照射範囲にわたって母材１１上に金属ワイヤ１４を均一に供給することも可能である。
【００５２】
また、前述した第一〜三番目の実施形態では、図１〜４に示したように、加工ヘッド１２０，２２０，３２０の移動方向の当該加工ヘッド１２０，２２０，３２０よりも上流側に供給ノズル１３１を配設するようにしたが、他の実施形態として、例えば、加工ヘッド１２０，２２０，３２０の移動方向の当該加工ヘッド１２０，２２０，３２０よりも下流側に供給ノズル１３１を配設することや、図６（ａ）に示すように、加工ヘッド１２０，２２０，３２０の移動方向の当該加工ヘッド１２０，２２０，３２０の上流側及び下流側の両方に供給ノズル１３１を配設することや、図６（ｂ）に示すように、加工ヘッド１２０，２２０，３２０を包囲するようにして供給ノズル８３１を設けることも可能である。
【００５３】
また、前述した前述した第一〜三番目の実施形態では、単一の加工ヘッド１２０，２２０，３２０により、母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へレーザ光１の拡張や走査を行うようにしたが、他の実施形態として、例えば、図７（ａ）に示すように、レーザ光発振手段から発振されるレーザ光１の径サイズと略同径サイズをなす加工ヘッド９２０を、母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へ複数配設することにより、母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向にわたってレーザ光１を均一に照射することや、図７（ｂ）に示すように、前記加工ヘッド１２０，２２０，３２０を、母材１１に対する移動方向と交差して当該母材１１に沿う方向へ複数配設することにより、さらに長い距離にわたってレーザ光１を均一に照射することも可能である。このように加工ヘッド１２０，２２０，３２０，９２０を複数配設する場合には、各加工ヘッド１２０，２２０，３２０，９２０ごとにレーザ光発振手段をそれぞれ設けることや、単一のレーザ光発振手段からのレーザ光１をレーザ光分配手段により各加工ヘッド１２０，２２０，３２０，９２０に分配することにより、対応することが可能である。
【００５４】
また、前述した第三番目の実施形態では、前述した第一番目の実施形態に形状計測センサ４４０及び制御装置４５０等を設け、形状計測センサ４４０からの情報に基づいて、制御装置４５０により、加工ヘッド１２０から照射するレーザ光１の強度を調整するようにレーザ光発振装置１１０を制御すると共に、母材１１へ供給する金属パウダ１２の量を調整するように溶接金属供給装置１３０の金属パウダ供給機１３２を制御するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前述した第二番目の実施形態に形状計測センサ４４０及び制御装置４５０等を設け、形状計測センサ４４０からの情報に基づいて、制御装置４５０により、加工ヘッド２２０，３２０から照射するレーザ光１の強度を調整するようにレーザ光発振装置１１０を制御すると共に、母材１１へ供給する金属パウダ１２の量を調整するように溶接金属供給装置１３０の金属パウダ供給機１３２を制御するだけでなく、走査ミラー２２３，３２３によるレーザ光１の照射位置の往復移動長を調整するように走査ミラー２２３，３２３によるレーザ光１の走査量を制御することにより、レーザ光１の照射範囲にわたった肉盛溶接を移動方向にわたって母材１１の凹凸に対応してならして行うことがさらに精度よくできるので、複雑な形状の母材１１であっても、バラツキを抑えた均等な肉盛溶接をさらに精度よく行うことができる。
【００５５】
さらに、例えば、図７（ａ），（ｂ）に示したような加工ヘッド１２０，２２０，３２０，９２０を複数配設した場合に、形状計測手段及び制御手段を設けて、形状計測手段からの情報に基づいて、制御手段により、各加工ヘッド１２０，２２０，３２０，９２０から照射するレーザ光１の強度を各々調整するように、各加工ヘッド１２０，２２０，３２０，９２０ごとに設けた各レーザ光発振手段や、単一のレーザ光発振手段からのレーザ光１を各加工ヘッド１２０，２２０，３２０，９２０に分配するレーザ光分配手段を制御して、各加工ヘッド１２０，２２０，３２０，９２０からのレーザ光１の照射を制御することにより、レーザ光１の照射範囲にわたった肉盛溶接を移動方向にわたって母材１１の凹凸に対応してならして行うことがさらに精度よくできるので、複雑な形状の母材１１であっても、バラツキを抑えた均等な肉盛溶接をさらに精度よく行うことができる。
【００５６】
同様に、例えば、図５（ａ），（ｃ）に示したような複数の供給ノズル５３１から金属パウダ１２や金属ワイヤ１４をそれぞれ供給する溶接金属供給装置５３０，７３０を備えたレーザ加工装置に形状計測手段及び制御手段を設けて、形状計測手段からの情報に基づいて、制御手段により、各供給ノズル５３１から供給する金属パウダ１２や金属ワイヤ１４の量を各々調整するように、前記金属パウダ供給機や前記金属ワイヤ供給機を制御することにより、レーザ光１の照射範囲にわたった肉盛溶接を移動方向にわたって母材１１の凹凸に対応してならして行うことがさらに精度よくできるので、複雑な形状の母材１１であっても、バラツキを抑えた均等な肉盛溶接をさらに精度よく行うことができる。
【００５７】
ここで、例えば、図８に示すように、管状をなす母材２１の外周面に肉盛溶接する場合、当該母材２１の周方向に沿って加工ヘッド１２０，２２０，３２０を複数配設すると共に、形状計測手段及び制御手段を設けて、形状計測手段からの情報に基づいて、制御手段により、各加工ヘッド１２０，２２０，３２０から照射するレーザ光１の強度を各々調整するように、各加工ヘッド１２０，２２０，３２０ごとに設けた各レーザ光発振手段や、単一のレーザ光発振手段からのレーザ光１を各加工ヘッド１２０，２２０，３２０に分配するレーザ光分配手段を制御して、各加工ヘッド１２０，２２０，３２０からのレーザ光１の照射を制御することにより、レーザ光１の照射範囲にわたった肉盛溶接を移動方向にわたって母材２１の曲面に対応してならして行うことが可能となるので、管状をなす母材２１であっても、バラツキを抑えた均等な肉盛溶接を効率よく行うことができる。
【００５８】
加えて、例えば、熱伝導率の異なる金属を接合した母材に対して肉盛溶接を同時に行う場合、複数設けた各加工ヘッド１２０，２２０，３２０，９２０から照射するレーザ光１の強度を母材の材質に応じて各々調整することにより、熱伝導率の異なる金属を接合した母材であっても、バラツキを抑えた均等な肉盛溶接を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係るレーザ加工装置は、比較的広い範囲にわたって肉盛溶接する場合であっても、効率よく施工することができるので、金属加工産業等において、極めて有益に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係るレーザ加工装置の第一番目の実施形態の要部の概略構成の説明図である。
【図２】本発明に係るレーザ加工装置の第二番目の実施形態の要部の概略構成の説明図である。
【図３】本発明に係るレーザ加工装置の第二番目の実施形態の他の例の要部の概略構成の説明図である。
【図４】本発明に係るレーザ加工装置の第三番目の実施形態の要部の概略構成の説明図である。
【図５】本発明に係るレーザ加工装置の他の実施形態の要部の概略構成の説明図である。
【図６】本発明に係るレーザ加工装置の他の実施形態の要部の概略構成の説明図である。
【図７】本発明に係るレーザ加工装置の他の実施形態の要部の概略構成の説明図である。
【図８】本発明に係るレーザ加工装置の他の実施形態の要部の概略構成の説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  レーザ光
１１，２１  母材
１２  金属パウダ
１３  金属シート
１４  金属ワイヤ
１００，２００，３００，４００  レーザ加工装置
１１０  レーザ光発振装置
１１１  光ファイバ
１２０，２２０，３２０，９２０  加工ヘッド
１２１，２２１，３２１  ケーシング
１２２  コリメートレンズ
１２３  シリンドリカルレンズ
２２３，３２３  走査ミラー
１３０，５３０，６３０，７３０  溶接金属供給装置
１３１，５３１，８３１  供給ノズル
１３２  金属パウダ供給機
１３３  フレキシブルチューブ
４４０  形状計測センサ
４５０  制御装置
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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