特許 7387050 レーザ・アークハイブリッド溶接装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-16

(45)【発行日】2023-11-27

(54)【発明の名称】レーザ・アークハイブリッド溶接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/348 20140101AFI20231117BHJP

   B23K 9/16 20060101ALI20231117BHJP

   B23K 26/12 20140101ALI20231117BHJP

   B23K 26/142 20140101ALI20231117BHJP

   B23K 103/10 20060101ALN20231117BHJP

【ＦＩ】

B23K26/348

B23K9/16 K

B23K26/12

B23K26/142

B23K103:10

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023129769

(22)【出願日】2023-08-09

【審査請求日】2023-08-09

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390036858

【氏名又は名称】ゼオンノース株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118267

【弁理士】

【氏名又は名称】越前 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】坂 裕

(72)【発明者】

【氏名】河村 秀治

(72)【発明者】

【氏名】大脇 桂

(72)【発明者】

【氏名】松尾 拓樹

【審査官】山内 隆平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２１９１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３６９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９８８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０６８７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１２９７５１２４（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／３４８

Ｂ２３Ｋ ９／１６

Ｂ２３Ｋ ２６／１２

Ｂ２３Ｋ ２６／１４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ溶接とアーク溶接とを併用してアルミニウム合金を溶接するレーザ・アークハイブリッド溶接装置において、
溶接部にレーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記溶接部に溶加材を供給する溶接トーチと、
前記レーザヘッドから照射されたレーザ光を前記溶接部に投光可能かつ前記溶接トーチの先端を挿通可能な状態で前記溶接部を囲うトレーラハウスと、
前記レーザヘッドと前記トレーラハウスとの間に配置され溶接方向に延伸した底板及び一対の側壁を備えた整流板と、
前記整流板の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第一エアナイフと、
前記第一エアナイフと前記レーザヘッドとの間に配置され前記整流板の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第二エアナイフと、
前記トレーラハウス内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、を含み、
前記整流板は、前記第一エアナイフから供給される圧縮空気の噴射方向の前方にのみ配置され圧縮空気の推力を増幅させる推力増幅板を含む、
ことを特徴とするレーザ・アークハイブリッド溶接装置。

【請求項2】

前記推力増幅板は、上流から下流に向かって圧縮空気の流路断面積を狭くするように形成された尖端部を有する、請求項１に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接装置。

【請求項3】

前記推力増幅板は、前記尖端部の下流側に配置され圧縮空気の流路を左右に分断した状態を保持する仕切部を有する、請求項２に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接装置。

【請求項4】

前記整流板は、前記尖端部を含む領域に形成されたオリフィスを有する、請求項２に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接装置。

【請求項5】

レーザ溶接とアーク溶接とを併用してアルミニウム合金を溶接するレーザ・アークハイブリッド溶接装置において、
溶接部にレーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記溶接部に溶加材を供給する溶接トーチと、
前記レーザヘッドから照射されたレーザ光を前記溶接部に投光可能かつ前記溶接トーチの先端を挿通可能な状態で前記溶接部を囲うトレーラハウスと、
前記レーザヘッドと前記トレーラハウスとの間に配置され溶接方向に延伸した底板及び一対の側壁を備えた整流板と、
前記整流板の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第一エアナイフと、
前記第一エアナイフと前記レーザヘッドとの間に配置され前記整流板の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第二エアナイフと、
前記トレーラハウス内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、を含み、
前記整流板は、前記底板の外面に配置され前記トレーラハウスと前記整流板との間の空気の逆流を抑制する逆流防止板を有する、
ことを特徴とするレーザ・アークハイブリッド溶接装置。

【請求項6】

前記逆流防止板は、上流から下流に向かって断面積が漸増するように形成された角錐形状を有する、請求項５に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接装置。

【請求項7】

レーザ溶接とアーク溶接とを併用してアルミニウム合金を溶接するレーザ・アークハイブリッド溶接装置において、
溶接部にレーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記溶接部に溶加材を供給する溶接トーチと、
前記レーザヘッドから照射されたレーザ光を前記溶接部に投光可能かつ前記溶接トーチの先端を挿通可能な状態で前記溶接部を囲うトレーラハウスと、
前記レーザヘッドと前記トレーラハウスとの間に配置され溶接方向に延伸した底板及び一対の側壁を備えた整流板と、
前記整流板の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第一エアナイフと、
前記第一エアナイフと前記レーザヘッドとの間に配置され前記整流板の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第二エアナイフと、
前記トレーラハウス内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、を含み、
前記整流板は、前記側壁の前記第二エアナイフから供給される圧縮空気の噴射位置よりも前記レーザヘッドに近い側に形成された複数の排気口を有する、
ことを特徴とするレーザ・アークハイブリッド溶接装置。

【請求項8】

レーザ溶接とアーク溶接とを併用してアルミニウム合金を溶接するレーザ・アークハイブリッド溶接装置において、
溶接部にレーザ光を照射するレーザヘッドと、
前記溶接部に溶加材を供給する溶接トーチと、
前記レーザヘッドから照射されたレーザ光を前記溶接部に投光可能かつ前記溶接トーチの先端を挿通可能な状態で前記溶接部を囲うトレーラハウスと、
前記レーザヘッドと前記トレーラハウスとの間に配置され溶接方向に延伸した底板及び一対の側壁を備えた整流板と、
前記整流板の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第一エアナイフと、
前記第一エアナイフと前記レーザヘッドとの間に配置され前記整流板の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第二エアナイフと、
前記トレーラハウス内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、を含み、
前記トレーラハウスは、溶接対象物の表面に接触する耐熱性のスカート部を有する、
ことを特徴とするレーザ・アークハイブリッド溶接装置。

【請求項9】

前記レーザヘッド、前記溶接トーチ、前記トレーラハウス、前記整流板、前記第一エアナイフ及び前記第二エアナイフを溶接方向に沿って移動させる駆動装置を含む、請求項１、５、７又は８の何れか一項に記載のレーザ・アークハイブリッド溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハイブリッド溶接装置に関し、特に、レーザ溶接とアーク溶接とを複合させたレーザ・アークハイブリッド溶接装置に関する。

【背景技術】

【0002】

アルミニウム合金は、鋼材と比較して軽量であり、耐腐食性に優れているため、輸送機器（自動車、鉄道車両等）や建築材料の幅広い分野で使用されている。一方で、アルミニウム合金は、塑性加工や鋳造には適しているものの、溶接し難いという問題がある。アルミニウム合金の溶接が高効率・高品質に行うことができれば、適用分野の拡大を図ることができるだけでなく、鋳造の金型管理が不要となり、製造コストの低減を図ることができる。

【0003】

高効率・高品質の溶接を実現する溶接技術として、レーザ溶接とアーク溶接とを複合させたレーザ・アークハイブリッド溶接装置が既に提案されている（例えば、特許文献１等参照）。レーザ・アークハイブリッド溶接は、溶込み深さを深くすることができる、高速化が可能である、入熱が低く溶接変形を抑制することができる等、アーク溶接とレーザ溶接の両方の長所を併せ持つことから、大型構造物の溶接に適している。

【0004】

例えば、特許文献１には、レーザを照射するレーザヘッド（レーザ溶接トーチ）と、アークを放電するアーク溶接トーチと、アーク溶接トーチからガスを供給する第１ガス供給装置と、溶接部位を囲うトレーラー（囲い）内にガスを供給する第２ガス供給装置と、第１ガス供給装置４及び第２ガス供給装置５のガス供給量を制御する制御装置とを有する、レーザ・アークハイブリッド溶接装置が開示されている。

【0005】

また、特許文献２には、レーザ光の光路を形成するレーザノズルと、レーザノズルの先端側にレーザ光と干渉しないように配置された第一整流板と、第一整流板に沿って圧縮空気を噴射する第一エアナイフと、第一整流板と溶接部との間にレーザ光と干渉しないように配置された第二整流板と、第二整流板に沿って圧縮空気を噴射する第二エアナイフと、を備えたレーザヘッドを有するハイブリッド溶接装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１１－０９８３７１号

【文献】特開２０１９－１９８８８５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

アルミニウムは、溶接金属にブローホール（溶接金属中の気泡）が発生しやすい。ブローホールの主原因は水素である。水素は、溶接部に混入した水分が、溶接熱によってアルミニウムと反応して発生する。アルミニウムは溶融しているときと比較して、凝固すると水素ガスの溶解度が著しく低下する。そのため、発生した水素ガスによってブローホールが発生する。

【0008】

水素源としては、アーク雰囲気中に巻き込まれた空気中の水分、シールドガス供給ホースやノズルに付着した水分、シールドガス中の水分、母材・溶加材中の溶存水素、母材・溶加材表面に付着した水分・有機物等が考えられる。これらのうち、空気の巻込みによる水分の影響が一番大きい。

【0009】

また、アルミニウムは比重が小さいことから、溶接中に生じたブローホールが浮上し難く、熱伝導率の高さによる急冷凝固がブローホールの放出を妨げることも原因となる。

【0010】

上述した特許文献１に記載された発明のように、溶接部位をトレーラーで囲い、溶接ガス雰囲気をシールドすることも考えられるが、溶接部位が長い場合には囲いが大型化してしまうという問題がある。

【0011】

また、上述した特許文献２に記載された発明のように、エアナイフ及び整流板を設置した場合には、吐出した圧縮空気が周辺の空気を誘引し、溶融金属周辺に気流を発生させ、シールドガスの流れを乱し、溶融金属と空気の遮断を不完全なものにしてしまうという問題がある。

【0012】

本発明はかかる問題点に鑑み創案されたものであり、ブローホールの発生を低減し、健全な溶接品質を得ることができる、レーザ・アークハイブリッド溶接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】

【0013】

本発明によれば、レーザ溶接とアーク溶接とを併用してアルミニウム合金を溶接するレーザ・アークハイブリッド溶接装置において、溶接部にレーザ光を照射するレーザヘッドと、前記溶接部に溶加材を供給する溶接トーチと、前記レーザヘッドから照射されたレーザ光を前記溶接部に投光可能かつ前記溶接トーチの先端を挿通可能な状態で前記溶接部を囲うトレーラハウスと、前記レーザヘッドと前記トレーラハウスとの間に配置され溶接方向に延伸した底板及び一対の側壁を備えた整流板と、前記整流板の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第一エアナイフと、前記第一エアナイフと前記レーザヘッドとの間に配置され前記整流板の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第二エアナイフと、前記トレーラハウス内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、を含み、前記整流板は、前記第一エアナイフから供給される圧縮空気の噴射方向の前方にのみ配置され圧縮空気の推力を増幅させる推力増幅板を含む、ことを特徴とするレーザ・アークハイブリッド溶接装置が提供される。

【0015】

前記推力増幅板は、上流から下流に向かって圧縮空気の流路断面積を狭くするように形成された尖端部を有していてもよい。

【0016】

前記推力増幅板は、前記尖端部の下流側に配置され圧縮空気の流路を左右に分断した状態を保持する仕切部を有していてもよい。

【0017】

前記整流板は、前記尖端部を含む領域に形成されたオリフィスを有していてもよい。

【0018】

また、本発明によれば、レーザ溶接とアーク溶接とを併用してアルミニウム合金を溶接するレーザ・アークハイブリッド溶接装置において、溶接部にレーザ光を照射するレーザヘッドと、前記溶接部に溶加材を供給する溶接トーチと、前記レーザヘッドから照射されたレーザ光を前記溶接部に投光可能かつ前記溶接トーチの先端を挿通可能な状態で前記溶接部を囲うトレーラハウスと、前記レーザヘッドと前記トレーラハウスとの間に配置され溶接方向に延伸した底板及び一対の側壁を備えた整流板と、前記整流板の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第一エアナイフと、前記第一エアナイフと前記レーザヘッドとの間に配置され前記整流板の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第二エアナイフと、前記トレーラハウス内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、を含み、前記整流板は、前記底板の外面に配置され前記トレーラハウスと前記整流板との間の空気の逆流を抑制する逆流防止板を有する、ことを特徴とするレーザ・アークハイブリッド溶接装置が提供される。

【0019】

前記逆流防止板は、上流から下流に向かって断面積が漸増するように形成された角錐形状を有していてもよい。

【0020】

また、本発明によれば、レーザ溶接とアーク溶接とを併用してアルミニウム合金を溶接するレーザ・アークハイブリッド溶接装置において、溶接部にレーザ光を照射するレーザヘッドと、前記溶接部に溶加材を供給する溶接トーチと、前記レーザヘッドから照射されたレーザ光を前記溶接部に投光可能かつ前記溶接トーチの先端を挿通可能な状態で前記溶接部を囲うトレーラハウスと、前記レーザヘッドと前記トレーラハウスとの間に配置され溶接方向に延伸した底板及び一対の側壁を備えた整流板と、前記整流板の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第一エアナイフと、前記第一エアナイフと前記レーザヘッドとの間に配置され前記整流板の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第二エアナイフと、前記トレーラハウス内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、を含み、前記整流板は、前記側壁の前記第二エアナイフから供給される圧縮空気の噴射位置よりも前記レーザヘッドに近い側に形成された複数の排気口を有する、ことを特徴とするレーザ・アークハイブリッド溶接装置が提供される。

【0021】

また、本発明によれば、レーザ溶接とアーク溶接とを併用してアルミニウム合金を溶接するレーザ・アークハイブリッド溶接装置において、溶接部にレーザ光を照射するレーザヘッドと、前記溶接部に溶加材を供給する溶接トーチと、前記レーザヘッドから照射されたレーザ光を前記溶接部に投光可能かつ前記溶接トーチの先端を挿通可能な状態で前記溶接部を囲うトレーラハウスと、前記レーザヘッドと前記トレーラハウスとの間に配置され溶接方向に延伸した底板及び一対の側壁を備えた整流板と、前記整流板の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第一エアナイフと、前記第一エアナイフと前記レーザヘッドとの間に配置され前記整流板の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第二エアナイフと、前記トレーラハウス内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、を含み、前記トレーラハウスは、溶接対象物の表面に接触する耐熱性のスカート部を有する、ことを特徴とするレーザ・アークハイブリッド溶接装置が提供される。

【0022】

前記レーザ・アークハイブリッド溶接装置は、前記レーザヘッド、前記溶接トーチ、前記トレーラハウス、前記整流板、前記第一エアナイフ及び前記第二エアナイフを溶接方向に沿って移動させる駆動装置を含んでいてもよい。

【発明の効果】

【0023】

上述した本発明に係るレーザ・アークハイブリッド溶接装置によれば、前記トレーラハウス、前記整流板、前記第一エアナイフ及び前記第二エアナイフにより、溶融金属と空気を遮断することができ、ブローホールの発生を低減し、健全な溶接品質を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態に係るレーザ・アークハイブリッド溶接装置の概要を示す全体構成図である。

【図2】溶接部近傍における装置の側面図である。

【図3】図２に示した部分の正面図である。

【図4】整流版の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の一実施形態について図１～図４を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ・アークハイブリッド溶接装置の概要を示す全体構成図である。図２は、溶接部近傍における装置の側面図である。図３は、図２に示した部分の正面図である。図４は、整流版の平面図である。なお、図３において、説明の便宜上、レーザヘッドの図を省略してある。

【0026】

本発明の一実施形態に係るレーザ・アークハイブリッド溶接装置１は、例えば、図１～図３に示したように、溶接部Ｐにレーザ光Ｌを照射するレーザヘッド２と、溶接部Ｐに溶加材Ｗを供給する溶接トーチ３と、レーザヘッド２から照射されたレーザ光Ｌを溶接部Ｐに投光可能かつ溶接トーチ３の先端を挿通可能な状態で溶接部Ｐを囲うトレーラハウス４と、レーザヘッド２とトレーラハウス４との間に配置され溶接方向に延伸した底板５１及び一対の側壁５２を備えた整流板５と、整流板５の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第一エアナイフ６と、第一エアナイフ６とレーザヘッド２との間に配置され整流板５の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第二エアナイフ７と、トレーラハウス４内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置８と、を備えている。

【0027】

レーザ・アークハイブリッド溶接装置１は、レーザ溶接とアーク溶接とを複合させた溶接装置であり、溶込み深さを深くすることができる、高速化が可能である、入熱が低く溶接変形を抑制することができる等、アーク溶接とレーザ溶接の両方の長所を併せ持っている。

【0028】

レーザ・アークハイブリッド溶接装置１は、アルミニウム合金を溶接する溶接装置である。溶接部Ｐは、例えば、アルミニウム合金の板材（溶接対象物１０）を突き合せた開先部である。本実施形態では突き合せ溶接する場合について説明しているが、レーザ・アークハイブリッド溶接装置１は、トレーラハウス４の形状等を変更することにより隅肉溶接にも適用することができる。溶接対象物１０は、例えば、固定台１１に固定される。

【0029】

レーザ溶接の機能を担うレーザ溶接部は、例えば、溶接部Ｐにレーザ光Ｌを照射するレーザヘッド２と、レーザビームを出力するレーザ発振器２１と、レーザ発振器２１で出力されたレーザビームをレーザヘッド２に伝送する光路２２（光ファイバ等）と、を備えている。レーザ溶接部には、例えば、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、ファイバレーザ等の種々の既存の装置を適用することができる。

【0030】

レーザヘッド２は、図示しないが、例えば、レーザビームの進行方向を偏向する反射鏡、レーザ光Ｌの光径や焦点を調整する集光レンズ等の部品を備えている。なお、レーザヘッド２の構成は、従来のレーザ溶接装置に使用されるものと同様の構成を有している。

【0031】

アーク溶接の機能を担うアーク溶接部は、例えば、溶接部Ｐに溶加材Ｗを供給する溶接トーチ３と、溶接トーチ３に溶加材Ｗを供給する溶加材供給装置３１と、溶接トーチ３と溶接部Ｐとの間で放電させるアーク溶接電源３２と、を備えている。アーク溶接部は、例えば、ティグ溶接装置であるが、他の方式のアーク溶接装置であってもよい。

【0032】

トレーラハウス４は、溶接部Ｐを含む領域を覆う囲いである。トレーラハウス４は、アーク雰囲気中に巻き込まれる空気を遮断する機能を有している。トレーラハウス４は、例えば、底部が開放された箱型形状を有し、天井部にレーザ光Ｌを投光するための第一開口部４１、溶接トーチ３を挿通するための第二開口部４２と、を備えている。トレーラハウス４は、底部に溶接対象物１０の表面に接触する耐熱性のスカート部４３を有していてもよい。

【0033】

トレーラハウス４には、不活性ガス供給装置８から不活性ガスを内部に供給するためのノズル８１が接続される。トレーラハウス４の内部空間に不活性ガスが供給されると、トレーラハウス４内の空気が不活性ガスに置換され、溶接中の内部空間は不活性ガス雰囲気に保持される。

【0034】

整流板５は、トレーラハウス４の上方に配置される溝形形状の板材である。整流板５は、例えば、図４に示したように、レーザヘッド２とトレーラハウス４との間に配置され溶接方向に延伸した底板５１と、底板５１の両側に配置された一対の側壁５２とにより構成される。底板５１は、レーザ光Ｌを投光するための第一開口部５３と、溶接トーチ３を挿通するための第二開口部５４とを有している。なお、図４では、説明の便宜上、エアナイフの図を省略してある。

【0035】

トレーラハウス４及び整流板５には、レーザ光Ｌを投光する開口部（第一開口部４１，５３）を有していることから、溶接時に生じたスパッタ、プラズマ、プルーム、ヒューム等の副次物がレーザ光学系を汚損する可能性がある。第一エアナイフ６は、開口部（第一開口部４１，５３）を通過して上昇してきた副次物を吹き飛ばす機能を有している。また、第二エアナイフ７は、第一エアナイフ６でも避けきれない副次物を吹き飛ばす機能を有している。さらに、レーザヘッド２のレーザ光Ｌを照射する先端部に内圧をかけて、レーザヘッド２内への副次物の侵入を抑制するようにしてもよい。

【0036】

第一エアナイフ６は、例えば、整流板５の底板５１上に配置され、供給された圧縮空気を噴射する噴出部６１と、圧縮空気の噴出方向を安定させるノズル部６２と、を有している。ノズル部６２が、レーザ光Ｌと干渉する場合には、ノズル部６２にレーザ光Ｌを投光するための開口部を形成してもよい。

【0037】

第二エアナイフ７は、第一エアナイフ６よりもレーザヘッド２に近い上段に配置される。第二エアナイフ７は、第一エアナイフ６と同様に、噴出部７１及びノズル部７２を有している。ノズル部７２が、レーザ光Ｌと干渉する場合には、ノズル部７２にレーザ光Ｌを投光するための開口部を形成してもよい。

【0038】

整流板５は、第一エアナイフ６から噴出された圧縮空気の流れを整流するとともに、周辺空気の誘引を整流板５の後方（下流）に限定させる機能を有している。

【0039】

整流板５は、第一エアナイフ６から供給される圧縮空気の噴射方向の前方にのみ配置され圧縮空気の推力を増幅させる推力増幅板５５を有していてもよい。推力増幅板５５は、例えば、上流から下流に向かって圧縮空気の流路断面積を狭くするように形成された尖端部５５ａと、尖端部５５ａの下流側に配置され圧縮空気の流路を左右に分断した状態を保持する仕切部５５ｂと、を有している。

【0040】

尖端部５５ａは、例えば、略三角柱形状を有し、第一エアナイフ６から供給される圧縮空気に対応した高さを有している。かかる尖端部５５ａを配置することにより、圧縮空気の流路断面積を徐々に狭くすることができ、圧縮空気の流速を向上させることができる。

【0041】

仕切部５５ｂは、例えば、略四角柱形状を有し、尖端部５５ａと同じ高さに形成される。かかる仕切部５５ｂを配置することにより尖端部５５ａにより左右に分断された圧縮空気の流れを整流板５の後方（下流）まで保持することができ、圧縮空気の流れを安定させることができる。なお、尖端部５５ａ及び仕切部５５ｂを含む推力増幅板５５の形状は、図示した構成に限定されるものではない。

【0042】

また、整流板５は、尖端部５５ａを含む領域に形成されたオリフィス５６を有していてもよい。オリフィス５６は、圧縮空気の流路断面積を部分的に狭くした部分である。オリフィス５６は、側壁５２の間隔を狭めることによって形成してもよい、側壁５２に突起物を付加することによって形成してもよい。かかるオリフィス５６を形成することにより、尖端部５５ａとの相乗効果により圧縮空気の流路断面積を効果的に漸減させることができる。

【0043】

また、整流板５は、底板５１の外面に配置されトレーラハウス４と整流板５との間の空気の逆流を抑制する逆流防止板５７を有していてもよい。逆流防止板５７は、例えば、上流から下流に向かって断面積が漸増するように形成された角錐形状を有している。なお、逆流防止板５７の形状は、図示した構成に限定されるものではない。

【0044】

かかる逆流防止板５７を配置することにより、トレーラハウス４の第一開口部４１及び第二開口部４２から漏れた空気の逃げ道を形成することができ、整流板５との間に滞留する空気を除去することができる。

【0045】

また、整流板５は、側壁５２の第二エアナイフ７から供給される圧縮空気の噴射位置よりもレーザヘッド２に近い側に形成された複数の排気口５８を有していてもよい。かかる排気口５８を形成することにより、圧縮空気の流速を調整することができる。排気口５８の大きさ、形状、位置、個数等の条件は、任意に設定することができる。

【0046】

レーザ・アークハイブリッド溶接装置１は、レーザヘッド２、溶接トーチ３、トレーラハウス４、整流板５、第一エアナイフ６及び第二エアナイフ７を溶接方向に沿って移動させる駆動装置９を有している。レーザヘッド２、溶接トーチ３、トレーラハウス４及び整流板５は、例えば、ブラケット９１により一体化される。第一エアナイフ６及び第二エアナイフ７は整流板５に固定されている。なお、図２及び図３において、説明の便宜上、ブラケット９１の図を省略してある。

【0047】

駆動装置９は、例えば、ブラケット９１を溶接方向に沿って移動させる産業用ロボットであってもよいし、移動台車であってもよい。かかる駆動装置９により、レーザヘッド２、溶接トーチ３、トレーラハウス４及び整流板５を溶接方向に移動させることができ、装置の小型化を図ることができる。なお、本実施形態では溶接装置側の部品を溶接方向に移動させているが、溶接対象物１０を溶接方向と反対方向に移動させるようにしてもよい。

【0048】

上述した本実施形態に係るレーザ・アークハイブリッド溶接装置１によれば、トレーラハウス４、整流板５、第一エアナイフ６及び第二エアナイフ７により、溶融金属と空気を遮断することができ、ブローホールの発生を低減し、健全な溶接品質を得ることができる。

【0049】

本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0050】

１ レーザ・アークハイブリッド溶接装置
２ レーザヘッド
３ 溶接トーチ
４ トレーラハウス
５ 整流板
６ 第一エアナイフ
７ 第二エアナイフ
８ 不活性ガス供給装置
９ 駆動装置
１０ 溶接対象物
１１ 固定台
２１ レーザ発振器
２２ 光路
３１ 溶加材供給装置
３２ アーク溶接電源
４１ 第一開口部
４２ 第二開口部
４３ スカート部
５１ 底板
５２ 側壁
５３ 第一開口部
５４ 第二開口部
５５ 推力増幅板
５５ａ 尖端部
５５ｂ 仕切部
５６ オリフィス
５７ 逆流防止板
５８ 排気口
６１，７１ 噴出部
６２，７２ ノズル部
８１ ノズル
９１ ブラケット
Ｌ レーザ光
Ｐ 溶接部
Ｗ 溶加材

【要約】

【課題】ブローホールの発生を低減し、健全な溶接品質を得ることができる、レーザ・アークハイブリッド溶接装置を提供する。
【解決手段】レーザ・アークハイブリッド溶接装置１は、溶接部Ｐにレーザ光Ｌを照射するレーザヘッド２と、溶接部Ｐに溶加材Ｗを供給する溶接トーチ３と、レーザヘッド２から照射されたレーザ光Ｌを溶接部Ｐに投光可能かつ溶接トーチ３の先端を挿通可能な状態で溶接部Ｐを囲うトレーラハウス４と、レーザヘッド２とトレーラハウス４との間に配置され溶接方向に延伸した底板５１及び一対の側壁５２を備えた整流板５と、整流板５の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第一エアナイフ６と、第一エアナイフ６とレーザヘッド２との間に配置され整流板５の長手方向に沿って圧縮空気を供給する第二エアナイフ７と、トレーラハウス４内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置８と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】