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公開番号2025087107
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-10
出願番号2023201531
出願日2023-11-29
発明の名称溶接ヘッド
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人
主分類B23K 26/142 20140101AFI20250603BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】保護ガラスへの粉塵の付着の抑制効果の向上に寄与する溶接ヘッドを実現する。
【解決手段】本開示の一形態に係る溶接ヘッド(1)は、光学ユニットと、光学ユニットの内部への粉塵の侵入を阻止する保護ガラス(2)と、レーザ光と直交する第1の軸方向に気体を噴出するノズル(5)と、を備える。ノズル(5)は、レーザ光と第1の軸方向とに直交する第2の軸方向から見て、ノズル(5)の内部に配置された気体の流路において当該気体の導入側から噴出側に向かってS字形状に滑らかに湾曲する湾曲部(5f)と、気体の流路において湾曲部(5f)から気体の噴出口(5e)に向かって第2の軸方向に滑らかに拡幅する拡幅部(5g)と、気体の流路において気体の噴出口(5e)直前の部分での流量を絞るためのフィン(5c)と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
レーザ溶接装置の溶接ヘッドであって、
レーザ光を溶接対象物に導くための光学ユニットと、
前記光学ユニットに対して前記レーザ光の出射方向の側に配置され、前記光学ユニットの内部への粉塵の侵入を阻止する保護ガラスと、
前記保護ガラスと前記溶接対象物との間に配置され、前記レーザ光と直交する第１の軸方向に気体を噴出するノズルと、
を備え、
前記ノズルは、
前記レーザ光と前記第１の軸方向とに直交する第２の軸方向から見て、前記ノズルの内部に配置された前記気体の流路において当該気体の導入側から噴出側に向かってＳ字形状に滑らかに湾曲する湾曲部と、
前記気体の流路において前記湾曲部から前記気体の噴出口に向かって前記第２の軸方向に滑らかに拡幅する拡幅部と、
前記気体の流路において前記気体の噴出口直前の部分での流量を絞るためのフィンと、
を有する、溶接ヘッド。
続きを表示（約 740 文字）【請求項２】
前記溶接ヘッドの移動方向が前記第２の軸方向と平行であり、前記溶接ヘッドの移動方向と直交する方向が前記第１の軸方向と平行である場合、前記ノズルが固定され、前記ノズルから噴出される前記気体を前記第１の軸方向に導く流通部を備え、
前記流通部は、
前記レーザ光が通過する通過部と、
前記第１の軸方向において前記通過部を間にして一方の側に配置され、前記ノズルが固定される固定部と、
前記第１の軸方向において前記通過部を間にして他方の側に配置され、前記気体を排出する排出部と、
前記第２の軸方向において前記通過部を間にして前記溶接ヘッドの移動方向の側に配置され、前記流通部に外気を取り込む取り込み部と、
前記第２の軸方向において前記通過部を間にして前記溶接ヘッドの移動方向の側に対して逆側に配置され、前記流通部への外気の侵入を遮断する遮断部と、
を有する、請求項１に記載の溶接ヘッド。
【請求項３】
前記ノズルにおける前記気体の噴出口の前記第２の軸方向の幅寸法は、前記流通部における通過部の前記第２の軸方向の幅寸法に対して広く、
前記レーザ光の出射方向に向かって見て、前記ノズルにおける前記気体の噴出口の前記第２の軸方向の中央を通り、且つ前記第１の軸方向に延在する軸上に前記流通部における通過部の前記第２の軸方向の中央が配置されている、請求項２に記載の溶接ヘッド。
【請求項４】
前記第２の軸方向から見て前記気体の噴出口の側に向かって、前記気体の流路における前記湾曲部での前記気体の流量を絞るための絞り部を備えている、請求項１から３のいずれか１項に記載の溶接ヘッド。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザ溶接装置の溶接ヘッドに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
一般的なレーザ溶接装置の溶接ヘッドは、レーザ光を溶接対象物に導くための光学ユニットにスパッタやヒュームなどの粉塵の侵入を阻止するための保護ガラスを備えている。このとき、保護ガラスに粉塵が付着すると、レーザ光の出力が低下し、溶接不良が発生する。
【０００３】
そのため、例えば、特許文献１の溶接ヘッドは、保護ガラスと溶接対象物との間において、レーザ光と直交する方向にガスジェット(気体)を通過させ、保護ガラスへの粉塵の付着を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－４８３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本出願人は、以下の課題を見出した。特許文献１の溶接ヘッドは、保護ガラスと溶接対象物との間において、レーザ光と直交する方向に気体を通過させ、保護ガラスへの粉塵の付着を抑制しているが、保護ガラスへの粉塵の付着の抑制効果の向上が望まれる。
【０００６】
本開示は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、保護ガラスへの粉塵の付着の抑制効果の向上に寄与する溶接ヘッドを実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る溶接ヘッドは、レーザ溶接装置の溶接ヘッドであって、
レーザ光を溶接対象物に導くための光学ユニットと、
前記光学ユニットに対して前記レーザ光の出射方向の側に配置され、前記光学ユニットの内部への粉塵の侵入を阻止する保護ガラスと、
前記保護ガラスと前記溶接対象物との間に配置され、前記レーザ光と直交する第１の軸方向に気体を噴出するノズルと、
を備え、
前記ノズルは、
前記レーザ光と前記第１の軸方向とに直交する第２の軸方向から見て、前記ノズルの内部に配置された前記気体の流路において当該気体の導入側から噴出側に向かってＳ字形状に滑らかに湾曲する湾曲部と、
前記気体の流路において前記湾曲部から前記気体の噴出口に向かって前記第２の軸方向に滑らかに拡幅する拡幅部と、
前記気体の流路において前記気体の噴出口直前の部分での流量を絞るためのフィンと、
を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、保護ガラスへの粉塵の付着の抑制効果の向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
（ａ）は実施の形態１の溶接ヘッドを概略的に示す透視図であり、（ｂ）は（ａ）のIB－IB断面の位置での断面図である。
（ａ）は実施の形態１の溶接ヘッドのクロスジェットユニットを示す斜視図であり、（ｂ）は実施の形態１の溶接ヘッドにおけるノズルの流路を示す斜視図である。
（ａ）は比較形状のノズルの流路を示す斜視図であり、（ｂ）から（ｄ）は溶接ヘッドなどの断面位置を示す図である。
各断面位置での実施の形態１のノズルの流路を溶接ヘッドに用いた場合のクロスジェットユニットの気流解析結果と比較形状のノズルを溶接ヘッドに用いた場合のクロスジェットユニットの気流解析結果とを示す図である。
実施の形態２の溶接ヘッドのクロスジェットユニットを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本開示が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。ここで、以下の説明では、説明を明確にするために、三次元（ＸＹＺ）座標系を用いて説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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