JPH0481290A - レーザ溶接方法及び装置 - Google Patents
レーザ溶接方法及び装置Info
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- JPH0481290A JPH0481290A JP2194151A JP19415190A JPH0481290A JP H0481290 A JPH0481290 A JP H0481290A JP 2194151 A JP2194151 A JP 2194151A JP 19415190 A JP19415190 A JP 19415190A JP H0481290 A JPH0481290 A JP H0481290A
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- JP
- Japan
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- plasma
- welding
- straight pipe
- inert gas
- laser welding
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
- B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
- B23K26/147—Features outside the nozzle for feeding the fluid stream towards the workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/0032—Arrangements for preventing or isolating vibrations in parts of the machine
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/0042—Devices for removing chips
- B23Q11/005—Devices for removing chips by blowing
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、溶接部に発生するプラズマを除去しつつ溶接
することができるレーザ溶接方法及び装置に関する。
することができるレーザ溶接方法及び装置に関する。
従来、レーザ溶接においては、第8図に示されるように
、レーザ発振器1から出力されたレーザ光2を反射鏡3
によって方向転換した後、加工ノズル4内に収納された
集光レンズ5により被加工物6の表面に集光し溶接を行
っている。そして、この溶接の際、加工ノズル4からア
ルゴン等の不活性ガス7を噴出させて溶接部8をシール
ドしている。
、レーザ発振器1から出力されたレーザ光2を反射鏡3
によって方向転換した後、加工ノズル4内に収納された
集光レンズ5により被加工物6の表面に集光し溶接を行
っている。そして、この溶接の際、加工ノズル4からア
ルゴン等の不活性ガス7を噴出させて溶接部8をシール
ドしている。
ところが、このようなレーザ溶接では、レーザ光2の高
エネルギ密度により溶接部8においては金属蒸気がプラ
ズマ9と化し、レーザ光2を吸収し、散乱させるため深
い溶は込みが得られない。
エネルギ密度により溶接部8においては金属蒸気がプラ
ズマ9と化し、レーザ光2を吸収し、散乱させるため深
い溶は込みが得られない。
そのため、従来はノズル10からアルゴン等の不活性ガ
ス11を溶接部8に噴射してレーザ光2の光路上からプ
ラズマ9を除去するようにしている。
ス11を溶接部8に噴射してレーザ光2の光路上からプ
ラズマ9を除去するようにしている。
また、プラズマ9を除去する手段としては、例えば特開
昭58−61991号公報に示されるように、吸引ノズ
ルから吸引するようなことも考えられている。
昭58−61991号公報に示されるように、吸引ノズ
ルから吸引するようなことも考えられている。
しかしながら、上記従来のプラズマを除去するための方
法及び装置は不活性ガスを噴射し又はプラズマを吸引す
るノズルを、溶接部に対向する加工ノズルに固着一体化
しているので、次のような不都合を生じる。
法及び装置は不活性ガスを噴射し又はプラズマを吸引す
るノズルを、溶接部に対向する加工ノズルに固着一体化
しているので、次のような不都合を生じる。
即ち、第6図及び第7図から明らかなように、被加工物
6の形状により溶接位置が変化したりしてノズル10の
中心軸線Aが溶接部8からずれると溶は込み深さが急激
に小さくなる。
6の形状により溶接位置が変化したりしてノズル10の
中心軸線Aが溶接部8からずれると溶は込み深さが急激
に小さくなる。
また、溶接部8に対する不活性ガス11の噴射位置がず
れると不活性ガス11が周囲の空気を巻込んでしまい、
溶接部8が酸化したり、外観形状が悪くなったりする。
れると不活性ガス11が周囲の空気を巻込んでしまい、
溶接部8が酸化したり、外観形状が悪くなったりする。
空気の巻込みを防ぐためには不活性ガス11の噴射量を
増やすことも考えられるが、かかるガスにはヘリウム等
の高価なものもあり、コスト高の原因となる。
増やすことも考えられるが、かかるガスにはヘリウム等
の高価なものもあり、コスト高の原因となる。
本発明は、このような欠点を解消することのできるレー
ザ溶接方法及び装置を提供することを目的とする。
ザ溶接方法及び装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本第1の発明は、レーザ溶接
の際に溶接部に生ずるプラズマを吸引することにより又
は不活性ガスを噴射することにより溶接部から前記プラ
ズマを除去するレーザ溶接方法において、前記プラズマ
を吸引し又は前記不活性ガスを噴射する管の先を溶接部
に追従させる構成を採用している。
の際に溶接部に生ずるプラズマを吸引することにより又
は不活性ガスを噴射することにより溶接部から前記プラ
ズマを除去するレーザ溶接方法において、前記プラズマ
を吸引し又は前記不活性ガスを噴射する管の先を溶接部
に追従させる構成を採用している。
また、本第2の発明は、レーザ溶接の際に溶接部に生ず
るプラズマを吸引し又は該プラズマに対して不活性ガス
を噴射する直管部と、該直管部の奥に設けられた前記プ
ラズマを検知するセンサと、該センサからの信号に基づ
き前記直管部を前記溶接部の方に追従させる制御部とを
備えた構成を採用している。
るプラズマを吸引し又は該プラズマに対して不活性ガス
を噴射する直管部と、該直管部の奥に設けられた前記プ
ラズマを検知するセンサと、該センサからの信号に基づ
き前記直管部を前記溶接部の方に追従させる制御部とを
備えた構成を採用している。
レーザ溶接に際し、溶接部にはプラズマが発生し、これ
をセンサが検知して制御部に信号を送る。
をセンサが検知して制御部に信号を送る。
制御部はこの信号を利用して直管部の軸線と溶接部との
ずれを検出し、そのずれを解消するよう出力する。これ
により、直管部の先は常時溶接部の方に向くこととなる
。
ずれを検出し、そのずれを解消するよう出力する。これ
により、直管部の先は常時溶接部の方に向くこととなる
。
以下、第1図ないし第5図を参照して本発明の詳細な説
明する。
明する。
レーザ溶接装置は、CO2レーザ発振器12とレーザ加
工ノズル13とを備え、C02レーザ発振器12から発
振されたレーザ光14を反射鏡15によってレーザ加工
ノズル13の方に反射させ、これを該ノズル13内の集
光レンズ16で集光して被加工物17に照射するように
なっている。
工ノズル13とを備え、C02レーザ発振器12から発
振されたレーザ光14を反射鏡15によってレーザ加工
ノズル13の方に反射させ、これを該ノズル13内の集
光レンズ16で集光して被加工物17に照射するように
なっている。
該レーザ光14は、具体的には波長10.6μmのもの
である。
である。
このレーザ光14により被加工物17には溶接部18が
形成されることとなる。
形成されることとなる。
また、前記レーザ加工ノズル13にはアルゴン等の不活
性ガス19の供給口2oが設けられており、ここから不
活性ガス19を導入してノズル先端から溶接部18の方
に噴射することで溶接部18をシールドするようになっ
ている。
性ガス19の供給口2oが設けられており、ここから不
活性ガス19を導入してノズル先端から溶接部18の方
に噴射することで溶接部18をシールドするようになっ
ている。
前記溶接部18には、レーザ光14の高エネルギ密度に
よって金属蒸気がプラズマ21と化し、レーザ光14を
吸収し、また散乱させる。このようなプラズマ21をレ
ーザ光14の光路上から除去するためにアルゴン等の不
活性ガス22を溶接部18に噴射するべく、導管の先に
接続された円筒状の直管部23を備えている。この場合
、直管部23はノズルとして機能するものである。
よって金属蒸気がプラズマ21と化し、レーザ光14を
吸収し、また散乱させる。このようなプラズマ21をレ
ーザ光14の光路上から除去するためにアルゴン等の不
活性ガス22を溶接部18に噴射するべく、導管の先に
接続された円筒状の直管部23を備えている。この場合
、直管部23はノズルとして機能するものである。
この直管部23は前記プラズマ21を確実に除去できる
よう溶接部18に追従するようになっている。
よう溶接部18に追従するようになっている。
即ち、直管部23の奥には前記プラズマ21を検知する
ためのセンサ24を備え、がっ該センサ24からの信号
に基づき直管部23を溶接部18の方に追従させる制御
部とを備えている。
ためのセンサ24を備え、がっ該センサ24からの信号
に基づき直管部23を溶接部18の方に追従させる制御
部とを備えている。
センサ24は、分光感度の波長範囲が紫外線領域である
ような受光素子であり、溶接部18に発生するプラズマ
21からの放射電磁波25を検知する性質のものである
。該センサ24は、第2図に示されるように、直管部2
3の最奥部において中心軸線A上に固定されている。該
センサ24の前方には固定金具26とOリング27とに
よってフィルタ28が固定されている。このフィルタ2
8は紫外線領域の波長範囲のみを透過させるものである
。
ような受光素子であり、溶接部18に発生するプラズマ
21からの放射電磁波25を検知する性質のものである
。該センサ24は、第2図に示されるように、直管部2
3の最奥部において中心軸線A上に固定されている。該
センサ24の前方には固定金具26とOリング27とに
よってフィルタ28が固定されている。このフィルタ2
8は紫外線領域の波長範囲のみを透過させるものである
。
なお、センサ24とフィルタ28は、被加工物17の種
類や加工条件に応じて適宜選択されるべきものである。
類や加工条件に応じて適宜選択されるべきものである。
また、プラズマ21の検知手段としては、プラズマ21
からの放射電磁波を検知するセンサを使用する他、静電
プローブを用いることもできる。
からの放射電磁波を検知するセンサを使用する他、静電
プローブを用いることもできる。
直管部23の開口端29とフィルタ28の固定箇所との
間には不活性ガス30の供給口31が設けられており、
直管部23は、不活性ガス30をこの供給口31から内
部に取り込んで開口端29からプラズマ21に向は噴出
させるようになっている。
間には不活性ガス30の供給口31が設けられており、
直管部23は、不活性ガス30をこの供給口31から内
部に取り込んで開口端29からプラズマ21に向は噴出
させるようになっている。
直管部23の向きをコントロール制御部は、第1図に示
されるような直管部23の移動機構32と、該移動機構
32を動作させるための第4図に示されるようなコンピ
ュータ33とを備えている。
されるような直管部23の移動機構32と、該移動機構
32を動作させるための第4図に示されるようなコンピ
ュータ33とを備えている。
直管部23の移動機構32は、レーザ加工ノズル13の
側面にアーム34を介して縦型に連結固定された駆動モ
ータ35と、該モータ35の出力軸の下端に連結された
送りねじ36と、該送りねじ36に係合する前記直管部
23を支えるためのブロック37と、該ブロック37を
案内する前記アーム34に固定されたガイド板38とを
備えている。
側面にアーム34を介して縦型に連結固定された駆動モ
ータ35と、該モータ35の出力軸の下端に連結された
送りねじ36と、該送りねじ36に係合する前記直管部
23を支えるためのブロック37と、該ブロック37を
案内する前記アーム34に固定されたガイド板38とを
備えている。
これにより、直管部23はレーザ光14に対して常時一
定な角度の姿勢を維持し、駆動モータ35が回転すると
被加工物17に対して上下動することとなる。
定な角度の姿勢を維持し、駆動モータ35が回転すると
被加工物17に対して上下動することとなる。
コンピュータ33は、CPU39.ROM40゜RAM
41及び入出力用のポート42を備えており、前記セン
サ24からの信号に基づき第5図のような操作を行って
駆動モータ35に出力し、前記直管部23を溶接部18
に常時向けようとするものである。
41及び入出力用のポート42を備えており、前記セン
サ24からの信号に基づき第5図のような操作を行って
駆動モータ35に出力し、前記直管部23を溶接部18
に常時向けようとするものである。
次に、第5図のフローチャートを用いてこのレーザ溶接
装置の動作について説明する。
装置の動作について説明する。
まず、レーザ加工が終了したか否かを判断して(Sl)
、終了していないならばセンサ24によりプラズマ21
からの放射電磁波25の強度測定を行いこれをPlとし
て取り込む(S2)。そして、駆動モータ35を駆動し
、送りねじ36を正方向に回転させる(S3)。これに
より、直管部23は第6図の+Xの方に移動する。
、終了していないならばセンサ24によりプラズマ21
からの放射電磁波25の強度測定を行いこれをPlとし
て取り込む(S2)。そして、駆動モータ35を駆動し
、送りねじ36を正方向に回転させる(S3)。これに
より、直管部23は第6図の+Xの方に移動する。
直管部23が所定量移動すると、再び放射電磁25の強
度測定を行ってこれをP2として取り込む(S4)。P
とP を比較してP2の方が強ければ更に正方向に送
りねしを回転させ、逆にPlの方が強ければ次の判断を
行う(S5)。
度測定を行ってこれをP2として取り込む(S4)。P
とP を比較してP2の方が強ければ更に正方向に送
りねしを回転させ、逆にPlの方が強ければ次の判断を
行う(S5)。
前回の測定値P1の方が大きければ、レーザ加工が終了
したか否かを判断して(S6)、未だ終わってない場合
は更に強度測定を行ってこれをPlとして取り込む(S
7)。そして、駆動モータ35を逆方向に駆動し、送り
ねじ36を負方向に回転させる(S8)。これにより、
直管部23は第6図の−Xの方に移動する。
したか否かを判断して(S6)、未だ終わってない場合
は更に強度測定を行ってこれをPlとして取り込む(S
7)。そして、駆動モータ35を逆方向に駆動し、送り
ねじ36を負方向に回転させる(S8)。これにより、
直管部23は第6図の−Xの方に移動する。
直管部23が所定量移動すると、再び放射電磁波25の
強度測定を行ってこれをP4として取り込む(S9)。
強度測定を行ってこれをP4として取り込む(S9)。
P とP を比較してP4の方が強ければ更に負方向に
送りねじを回転させ、逆にPlの方が強ければスタート
に戻り上記と同様な操作を繰り返す(S 10)。
送りねじを回転させ、逆にPlの方が強ければスタート
に戻り上記と同様な操作を繰り返す(S 10)。
かくて、直管部23は常時プラズマ21の方に向きを変
えながら不活性ガス30をプラズマ21に向けて噴射す
ることとなる。
えながら不活性ガス30をプラズマ21に向けて噴射す
ることとなる。
なお、本発明において、前記直管部23を真空ポンプ等
に接続して吸引を行うようにすることもできる。このよ
うにしてもプラズマ21を溶接部18から除去すること
ができる。
に接続して吸引を行うようにすることもできる。このよ
うにしてもプラズマ21を溶接部18から除去すること
ができる。
本発明は以上のような構成を備えるものであるから、プ
ラズマを吸引し又は不活性ガスを噴射する管の先を常に
溶接部に追従させることができる。
ラズマを吸引し又は不活性ガスを噴射する管の先を常に
溶接部に追従させることができる。
従って、プラズマの除去を的確に行ってレーザ溶接を安
定的にかつ効率良く行うことができるという効果を奏す
る。
定的にかつ効率良く行うことができるという効果を奏す
る。
第1図ないし第5図は本発明の実施例を示し、第1図は
レーザ溶接装置の要部の概略垂直断面図、第2図は直管
部の垂直断面図、第3図はレーザ溶接装置の概略垂直断
面図、第4図は制御部のコンピュータ部分のブロック図
、第5図は制御部の操作を示すフローチャート、第6図
は溶接部に生じたプラズマと直管部との位置関係を示す
説明図、第7図は第6図に対応して示す溶は込み深さ−
ノズル位置関係線図、第8図は従来のレーザ溶接装置の
概略垂直断面図である。 12・・・レーザ発振器、13・・・レーザ加工ノズル
、14・・・レーザ光、17・・・被加工物、18・・
・溶接部、21・・・プラズマ、22・・・不活性ガス
、23・・・直管部、24・・・センサ、25・・・放
射電磁波、28・・・フィルタ、29・・・開口端、3
0・・・不活性ガス、31・・・供給口、32・・・移
動機構、33・・・コンピュータ、34・・・アーム、
35・・・駆動モータ、36・・・送りねじ、37・・
・ブロック、38・・・ガイド板、39・・・CPU、
40・・・ROM、41・・・RAM。 42・・・入出力用のボート。
レーザ溶接装置の要部の概略垂直断面図、第2図は直管
部の垂直断面図、第3図はレーザ溶接装置の概略垂直断
面図、第4図は制御部のコンピュータ部分のブロック図
、第5図は制御部の操作を示すフローチャート、第6図
は溶接部に生じたプラズマと直管部との位置関係を示す
説明図、第7図は第6図に対応して示す溶は込み深さ−
ノズル位置関係線図、第8図は従来のレーザ溶接装置の
概略垂直断面図である。 12・・・レーザ発振器、13・・・レーザ加工ノズル
、14・・・レーザ光、17・・・被加工物、18・・
・溶接部、21・・・プラズマ、22・・・不活性ガス
、23・・・直管部、24・・・センサ、25・・・放
射電磁波、28・・・フィルタ、29・・・開口端、3
0・・・不活性ガス、31・・・供給口、32・・・移
動機構、33・・・コンピュータ、34・・・アーム、
35・・・駆動モータ、36・・・送りねじ、37・・
・ブロック、38・・・ガイド板、39・・・CPU、
40・・・ROM、41・・・RAM。 42・・・入出力用のボート。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、レーザ溶接の際に溶接部に生ずるプラズマを吸引す
ることにより又は不活性ガスを噴射することにより溶接
部から前記プラズマを除去するレーザ溶接方法において
、前記プラズマを吸引し又は前記不活性ガスを噴射する
管の先を溶接部に追従させることを特徴とするレーザ溶
接方法。 2、レーザ溶接の際に溶接部に生ずるプラズマを吸引し
又は該プラズマに対して不活性ガスを噴射する直管部と
、該直管部の奥に設けられた前記プラズマを検知するセ
ンサと、該センサからの信号に基づき前記直管部を前記
溶接部の方に追従させる制御部とを備えたことを特徴と
するレーザ溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2194151A JPH0481290A (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | レーザ溶接方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2194151A JPH0481290A (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | レーザ溶接方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0481290A true JPH0481290A (ja) | 1992-03-13 |
Family
ID=16319768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2194151A Pending JPH0481290A (ja) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | レーザ溶接方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0481290A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007268570A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Tokyu Car Corp | レーザ溶接装置 |
| US7319204B2 (en) * | 2004-11-17 | 2008-01-15 | Trumpf Laser Gmbh + Co. Kg | Laser welding device and method |
| JP2011152573A (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Hitachi High-Technologies Corp | レーザ光状態検査方法及び装置、レーザ加工方法及び装置並びにソーラパネル製造方法 |
| CN102941412A (zh) * | 2012-10-15 | 2013-02-27 | 华中科技大学 | 一种激光焊接焊缝孔洞控制方法及装置 |
| CN106041625A (zh) * | 2016-08-02 | 2016-10-26 | 无锡尊宝电动车有限公司 | 一种机械配件型号标识装置 |
| EP4497527A1 (en) * | 2023-05-31 | 2025-01-29 | DAIHEN Corporation | Laser processing apparatus |
-
1990
- 1990-07-23 JP JP2194151A patent/JPH0481290A/ja active Pending
Cited By (6)
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