特許ウォッチ

公開番号2025088046
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-11
出願番号2023202475
出願日2023-11-30
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 20140101AFI20250604BHJP(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、レーザ光を溶接対象物に導くための光学ユニットと、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、保護ガラス(2)と溶接対象物との間に配置されるパージユニット(3)と、備える。パージユニット(3)は、レーザ光を囲むように配置される流路(5)と、流路(5)に気体を供給する供給部(8)と、保護ガラス(2)の側から気体を噴出する第1の噴出部(6)と、溶接対象物の側から気体を噴出する第2の噴出部(7)と、を有する。流路(5)と供給部(8)との接続部(14)は、供給部(8)から供給される気体を第1の噴出部(6)の側と第2の噴出部(7)の側とに振り分ける分岐部を成す。
【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るパージユニットと、
を備え、
前記パージユニットは、
前記光学ユニットから出射されるレーザ光を囲むように配置される流路と、
前記流路に気体を供給する供給部と、
前記流路と連通し、前記保護ガラスの側から当該流路の内方の側に向かって前記気体を噴出する第１の噴出部と、
前記流路と連通し、前記溶接対象物の側から当該流路の内方の側であって、且つ前記溶接対象物の側に向かって前記気体を噴出する第２の噴出部と、
を有し、
前記流路と前記供給部との接続部は、前記レーザ光の出射方向において前記第１の噴出部と前記第２の噴出部との間に配置され、前記供給部から供給される前記気体を前記第１の噴出部の側と前記第２の噴出部の側とに振り分ける分岐部を成す、溶接ヘッド。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
３個以上の複数の前記供給部が前記流路の周方向に等しい間隔で配置され、
前記パージユニットは、
前記レーザ光の出射方向に向かって見て、各々の前記供給部が中央に配置される独立室に前記流路を分断する分断部と、
前記流路に供給される気体を前記第１の噴出部の側に導く第１の誘導部と、
前記流路に供給される気体を前記第２の噴出部の側に導く第２の誘導部と、
を備える、請求項１に記載の溶接ヘッド。
【請求項３】
前記パージユニットは、前記流路における前記供給部と向かい合う部分から当該供給部の側に向かって突出する円錐突起部を備える、請求項１又は２に記載の溶接ヘッド。
【請求項４】
前記第１の噴出部における気体の噴出口の総面積は、前記第２の噴出部における気体の噴出口の総面積に対して広い、請求項１又は２に記載の溶接ヘッド。
【請求項５】
前記第１の噴出部は、前記レーザ光の出射方向に向かって見て、前記流路の径方向に対して傾いて気体が噴出されるように配置され、
前記パージユニットは、前記レーザ光の出射方向に向かって見て、前記第１の噴出部から噴出される気体の噴出方向と等しい傾き方向に前記第２の噴出部から気体が噴出されるように、前記第２の噴出部の直前に配置される傾斜フィンを備える、請求項１又は２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 2,100 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、レーザ光の出射方向に気体を噴出し、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、レーザ光の出射方向に気体を噴出し、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るパージユニットと、
を備え、
前記パージユニットは、
前記光学ユニットから出射されるレーザ光を囲むように配置される流路と、
前記流路に気体を供給する供給部と、
前記流路と連通し、前記保護ガラスの側から当該流路の内方の側に向かって記気体を噴出する第１の噴出部と、
前記流路と連通し、前記溶接対象物の側から当該流路の内方の側であって、且つ前記溶接対象物の側に向かって前記気体を噴出する第２の噴出部と、
を有し、
前記流路と前記供給部との接続部は、前記レーザ光の出射方向において前記第１の噴出部と前記第２の噴出部との間に配置され、前記供給部から供給される前記気体を前記第１の噴出部の側と前記第２の噴出部の側とに振り分ける分岐部を成す。
【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位置での断面図である。
（ａ）は実施の形態１の溶接ヘッドにおけるパージユニットの内部形状を示す斜視図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のIB－IB位置で切断された実施の形態１のパージユニットの内部構造のＹ軸－側の部分をＺ軸＋側から見た図であり、（ｃ）は、図１（ａ）のIB－IB位置で切断された実施の形態１のパージユニットの内部構造のＹ軸－側の部分をＹ軸＋側から見た図である。
実施の形態１の溶接ヘッドにおけるパージユニットの円錐突起部を示す図である。
（ａ）は図１（ａ）のIB－IB位置に対応する位置での比較形状のパージユニットの気流解析結果を示す図であり、（ｂ）は図１（ａ）のIB－IB位置での実施の形態１のパージユニットの気流解析結果を示す図である。
（ａ）は図１（ａ）のIB－IB位置に対応する位置で切断された実施の形態２のパージユニットの内部構造のＹ軸－側の部分をＺ軸＋側から見た図であり、（ｂ）は図１（ａ）のIB－IB位置に対応する位置で切断された実施の形態２のパージユニットの内部構造のＹ軸－側の部分をＹ軸＋側から見た図であり、（ｃ）は図１（ａ）のIB－IB位置に対応する位置で切断された実施の形態２のパージユニットの内部構造のＹ軸－側の部分をＺ軸－側から見た図である。
上段は実施の形態１のパージユニットを溶接ヘッドに用いた場合の当該パージユニットの貫通部での気流解析結果及び流路での気流解析結果を示す図であり、下段は実施の形態２のパージユニットを溶接ヘッドに用いた場合の当該パージユニットの貫通部での気流解析結果及び流路での気流解析結果を示す図である。
【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）

関連特許