レーザ加工ヘッド及び肉盛溶接方法
【課題】本発明の課題は、パウダ供給量の迅速な制御が可能であり、より安定したパウダ供給量を得ることができるレーザ加工ヘッドを提供する。
【解決手段】本発明のレーザ加工ヘッドＨ１は、パウダ供給部３は、パウダを施工対象物６のレーザ５の照射部１４に吐出するパウダ供給ノズル１１１（パウダ吐出部）と、このパウダ供給ノズル１１１に供給されるパウダ流の流量を予め分配することでこのパウダ供給ノズル１１１に対するパウダ供給量を調整するパウダ供給量調整機構１３０と、を備えると共に、パウダ供給量調整機構１３０によるパウダ流４の流量の分配を制御する制御機構９を更に備えることを特徴とする。
【解決手段】本発明のレーザ加工ヘッドＨ１は、パウダ供給部３は、パウダを施工対象物６のレーザ５の照射部１４に吐出するパウダ供給ノズル１１１（パウダ吐出部）と、このパウダ供給ノズル１１１に供給されるパウダ流の流量を予め分配することでこのパウダ供給ノズル１１１に対するパウダ供給量を調整するパウダ供給量調整機構１３０と、を備えると共に、パウダ供給量調整機構１３０によるパウダ流４の流量の分配を制御する制御機構９を更に備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パウダを溶加材とするレーザ肉盛に用いるレーザ加工ヘッド及び肉盛溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ニアネットシェイプの直接造形や耐摩耗性等の機能付与を目的とした表面処理技術等に、パウダを溶加材としたレーザ肉盛が用いられている。このレーザ肉盛においては、肉盛部の形状や複数のパウダを用いた場合の肉盛部の化学組成を制御するために、施工中のパウダ供給量の精密な制御が必要となる。
しかしながら、パウダ供給量はパウダ供給装置により制御されるため、パウダ輸送のためのタイムラグが発生し、施工中の精密なパウダ供給量の制御は困難となっていた。また、このタイムラグのため、施工の前後では溶接に使用されないパウダが施工部に供給されるため、パウダに無駄を生じて歩留りを低下させていた。
【０００３】
そこで、パウダ供給ノズルにパウダ供給量の調整機構を設け、施工中の精密なパウダ供給量の調整を行う工夫がなされている。例えば、特許文献１には、パウダ供給ノズルから供給されるパウダ供給量を監視し、このパウダ供給量に応じて、ノズルピンを上下駆動することによりパウダ供給量を制御するパウダ供給装置が開示されている。
【０００４】
このパウダ供給装置は、パウダを、レーザの外周の一方向から施工部に向けてノズルからの自由落下により供給する装置である。このパウダ供給装置は、ノズルから吐出されるパウダの流量を検出するセンサと、ノズル内で上下駆動することによりパウダの流量を調整するノズルピンと、ノズルピンの位置を検出するセンサと、を備えて構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−０３３７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のような構成のパウダ供給装置では、施工方向が変化した場合には安定したパウダ供給量を得ることができない。また、このパウダ供給装置では、ノズルピンでパウダの落下量を調節する構造により、パウダ供給ノズル内にパウダが一時的に滞留する。
つまり、このような従来のパウダ供給装置を使用したレーザ肉盛技術においては、施工部に対するパウダ供給量の迅速な制御が困難であると共に、安定したパウダ供給量を得ることができないという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、パウダ供給量の迅速な制御が可能であり、より安定したパウダ供給量を得ることができるレーザ加工ヘッド及び肉盛溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決した本発明の第１は、施工対象物にレーザを照射するレーザ出射部と、パウダ供給装置から供給されるパウダを施工対象物のレーザの照射部に供給するパウダ供給部と、を備えるレーザ加工ヘッドにおいて、前記パウダ供給部は、パウダを施工対象物のレーザの照射部に吐出するパウダ吐出部と、このパウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量を予め分配することでこのパウダ吐出部に対するパウダ供給量を調整するパウダ供給量調整機構と、を有し、前記パウダ供給量調整機構によるパウダ流の流量の分配を制御する制御機構を更に備えることを特徴とするレーザ加工ヘッドである。
【０００９】
前記課題を解決した本発明の第２は、施工対象物にレーザを照射するレーザ出射部と、パウダ供給装置から供給される複数種のパウダのそれぞれを、個別に施工対象物のレーザの照射部に供給するパウダ供給部と、を備えるレーザ加工ヘッドにおいて、前記パウダ供給部は、各パウダを個別に施工対象物のレーザの照射部に吐出する複数のパウダ吐出部と、各パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量を予め分配することで各パウダ吐出部に対する各パウダ供給量を調整するパウダ供給量調整機構と、を有し、前記パウダ供給量調整機構によるパウダ流の流量の分配を制御する制御機構を更に備えることを特徴とするレーザ加工ヘッドである。
【００１０】
前記課題を解決した本発明の第３は、施工対象物にレーザ出射部からレーザを照射すると共に、パウダ供給装置から供給されるパウダを、パウダ吐出部から施工対象物のレーザの照射部に吐出して肉盛部を形成する肉盛溶接方法において、前記パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量を予め分配することでこのパウダ吐出部に対するパウダ供給量を調整することを特徴とする肉盛溶接方法である。
【００１１】
前記課題を解決した本発明の第４は、施工対象物にレーザ出射部からレーザを照射すると共に、パウダ供給装置から供給される複数種のパウダのそれぞれを、個別に複数のパウダ吐出部から施工対象物のレーザの照射部に供給して肉盛部を形成する肉盛溶接方法において、前記各パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量を予め分配することで前記各パウダ吐出部に対する各パウダ供給量を調整することを特徴とする肉盛溶接方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、パウダ供給量の迅速な制御が可能であり、より安定したパウダ供給量を得ることができるレーザ加工ヘッド及び肉盛溶接方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザ加工ヘッドの構成説明図である。
【図２】図１のレーザ加工ヘッドを構成するパウダ供給量調整機構の模式図であり、（ａ）は、パウダ供給量調整機構の構成説明図、（ｂ）及び（ｃ）は、パウダ供給量調整機構におけるパウダ流の分岐部の構成説明図、（ｄ）及び（ｅ）は、パウダ供給量調整機構における補充ガス流の分岐部の構成説明図である。
【図３】図１のレーザ加工ヘッドを使用して肉盛溶接を行う様子を示す模式図である。
【図４】図２のパウダ供給量調整機構の動作説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るレーザ加工ヘッドの構成説明図である。
【図６】図５のレーザ加工ヘッドを使用して肉盛溶接を行う様子を示す模式図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るレーザ加工ヘッドの構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のレーザ加工ヘッド及び肉盛溶接方法は、溶加材としてのパウダを、所定のパウダ供給装置からノズル等のパウダ吐出部を介して施工対象物のレーザの照射部に供給する際に、パウダ供給装置からのパウダ流を予め分配してパウダ吐出部に供給することを主な特徴とする。以下に、本発明のレーザ加工ヘッド及び肉盛溶接方法における第１実施形態乃至第３実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ１は、施工対象物６にレーザ５を照射するレーザ出射部１３と、パウダ供給装置２から供給されるパウダを施工対象物６のレーザ５の照射部１４に供給するパウダ供給部３とを備えている。
そして、パウダ供給部３は、後に詳しく説明するパウダ供給ノズル１１１（パウダ吐出部）と、パウダ供給量調整機構１３０とを備えている。
【００１６】
レーザ出射部１３から施工対象物６の照射部１４に照射されるレーザ５は、レーザ発振器１で発振された後に、光ファイバ１１を通じてレーザ集光部１２に伝送され、レーザ集光部１２で集光されてから照射される。
【００１７】
パウダ供給装置２は、パウダが収容される本体部２ａと、キャリアガス供給源２ｂとで構成されている。このパウダ供給装置２は、キャリアガスに同伴させたパウダを、パウダ供給路２１を通して後記するパウダ供給量調整機構１３０に供給するようになっている。
【００１８】
パウダ供給ノズル１１１は複数からなり、後記するように、パウダ供給量調整機構１３０で分配されたパウダ流４を施工対象物６の照射部１４に向けて吐出するようになっている。
【００１９】
パウダ供給ノズル１１１は、パウダ供給量調整機構１３０に接続されるその上端から照射部１４に向かって斜め下方に延びる管状体で形成されている。そして、複数のパウダ供給ノズル１１１のそれぞれは、レーザ光軸に対して等角度を形成するように、レーザ出射部１３の先端に設けられたホルダ１１０にその下端が支持されている。つまり、各パウダ供給ノズル１１１から吐出されたパウダ流４は、レーザ光軸上で合流するように供給されることとなる。
なお、パウダ供給ノズル１１１の数は、この例では２以上であればよい。また、パウダ供給ノズル１１１の内径は特に制限されるものではない。また、パウダ供給ノズル１１１の配置は、レーザ光軸の外円周上に配置する形態に限定されず、ランダムに配置するものであってもよい。
【００２０】
また、レーザ出射部１３の上部には、ガス供給源７からガス供給管７１を介してシールドガスが供給されるようになっている。ちなみに、このシールドガスは、ヘリウム、窒素ガス等の広義の不活性ガスからなり、レーザ出射部１３の下部に設けられたシールドガスノズル９７から吐出してシールドガス流８を形成する。このシールドガス流８は、施工対象物６に供給されることにより、肉盛溶接部の酸化を抑制する。
また、ガス供給源７は、後記するように、補充ガスとしての不活性ガスを分岐部分岐部１３４ａ及び分岐部１３５ａ（図２参照）にも供給するものであり、特許請求の範囲にいう「補充ガス供給機構」を兼ねている。
【００２１】
シールドガスノズル９７には、例えば、電動アクチュエータ等で構成されてシールドガスノズル９７を上下移動させる位置決め機構９６が設けられている。この位置決め機構９６によって、シールドガスノズル９７の先端の位置を上下に調整することで、施工対象物６の表面との距離、つまりシールドガスノズル９７の取付け高さ（スタンドオフ）が設定される。
本実施形態での位置決め機構９６の動作は、制御機構９で制御されており、この制御機構９によって、シールドガスノズル９７の上下位置が調整される。
【００２２】
また、レーザ出射部１３の外周には、上下可動部９３が配置されている。この上下可動部９３は、その上部に設けられた、例えば電動アクチュエータ等で構成される位置決め機構９２によって上下移動が可能になっている。そして、この上下可動部９３の下端には、ホルダ１１０が固定されている。この上下可動部９３が位置決め機構９２によって上下移動すると、ホルダ１１０に支持されるパウダ供給ノズル１１１、及びこのパウダ供給ノズル１１１の上端に配置されるパウダ供給量調整機構１３０が、ホルダ１１０と一体になって上下移動するようになっている。
その結果、パウダ供給ノズル１１１の下端の高さが可変となって、パウダの集中位置を制御することが可能となる。
本実施形態での位置決め機構９２の動作は、制御機構９で制御されている。
【００２３】
また、上下可動部９３の外周には、パウダ供給ノズル１１１の角度調整部９９が配置されている。この角度調整部９９は、上下可動部９５と、電動アクチュエータ等で構成されて、上下可動部９５を上下移動させる位置決め機構９４と、上下可動部９５に上端が軸支されるアーム１０と、このアーム１０の下端を軸支すると共にパウダ供給量調整機構１３０に取り付けられる中間部材１０１と、を備えて構成されている。
【００２４】
この角度調整部９９は、位置決め機構９４が上下可動部９５及びアーム１０を上下移動させた際に、アーム１０の下端を軸支し、パウダ供給量調整機構１３０に取り付けられている中間部材１０１は、下端がホルダ１１０に支持されているパウダ供給ノズル１１１と、アーム１０との成す角度を可変にする。つまり、パウダ供給ノズル１１１から吐出されるパウダ流４の吐出角度は、位置決め機構９４が上下可動部９５を上下移動させることで調整可能となっている。
本実施形態での位置決め機構９４の動作は、制御機構９で制御されている。
なお、制御機構９による前記した位置決め機構９２，９４，９６の動作の制御は、信号線９１を介して行われる。
【００２５】
次に、パウダ供給量調整機構１３０について説明する。
パウダ供給量調整機構１３０は、後記する分岐部１３４ａ、分岐部１３５ａ、分岐弁１５０及び戻し側配管１３５、並びにガス供給源７、補充ガス供給路１３１、分岐部１５２、分岐部１５３、分岐弁１５１及び遮断弁１５５を主に備えて構成されている（図２参照）。なお、ガス供給源７、補充ガス供給路１３１、分岐部１５２、分岐部１５３、分岐弁１５１及び遮断弁１５５は、特許請求の範囲にいう「補充ガス供給機構」を構成している。
このパウダ供給量調整機構１３０は、前記したように、パウダ供給装置２からパウダ供給路２１を介して供給されたパウダ流を分配して、一方のパウダ流４を、パウダ供給ノズル１１１から施工対象物６の照射部１４に向けて吐出し、他方のパウダ流（図示省略）を、戻し側配管１３５を介してパウダ回収容器１５４に返送するようになっている。
【００２６】
また、パウダ供給量調整機構１３０は、前記したガス供給源７から補充ガス供給路１３１を介して補充ガスを受け入れて、分配した一方及び他方の前記したパウダ流に合流させるようになっている。つまり、パウダは、キャリアガス供給源２ｂからのキャリアガス、及びガス供給源７からの補充ガスに同伴されて、パウダ供給ノズル１１１から吐出され、そして、パウダ回収容器１５４に返送されることとなる。
【００２７】
このパウダ供給量調整機構１３０について、図２（ａ）から（ｅ）を参照しながら、更に詳しく説明する。次に参照する図２（ａ）は、パウダ供給量調整機構の構成説明図、図２（ｂ）及び（ｃ）は、パウダ供給量調整機構におけるパウダ流の分岐部の構成説明図、図２（ｄ）及び（ｅ）は、パウダ供給量調整機構における補充ガス流の分岐部の構成説明図である。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、パウダ供給路２１を介して供給されたパウダは、パウダ供給量調整機構１３０に導入され、パウダ供給路２１の下流側で、分岐部１３４ａと、分岐部１３５ａとに分岐している。ちなみに、分岐部１３４ａは、パウダ供給ノズル１１１（図１参照）に接続されて特許請求の範囲にいう供給側配管を兼ねている。また、分岐部１３５ａは、戻し側配管１３５（図１参照）に接続されている。
【００２９】
図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、分岐部１３４ａ及び分岐部１３５ａの境には、分岐弁１５０が配置されている。この分岐弁１５０は、特許請求の範囲にいう「分配率調整機構」に相当し、分岐部１３４ａ及び分岐部１３５ａの開度を調節する弁体１５０ａと、この弁体１５０ａを駆動する電動ロータリーアクチュエータ１５０ｂとで構成されている。この電動ロータリーアクチュエータ１５０ｂの動作は、信号線１３７を介して制御機構９（図１参照）が制御するようになっている。
【００３０】
このようなパウダ供給量調整機構１３０においては、図２（ｂ）に示すように、例えば分岐弁１５０が分岐部１３４ａを完全に塞いで、分岐部１３５ａの開度（１０）に対する分岐部１３４ａの開度（０）の比で表す開閉率が「１０：０」の場合には、パウダ供給ノズル１１１（図１参照）にはパウダが供給されずに、パウダ回収容器１５４（図１参照）に全てのパウダが戻されることとなる。
【００３１】
また、図２（ｃ）に示すように、分岐部１３５ａの開度（７）に対する分岐部１３４ａの開度（３）の比で表す開閉率が「７：３」の場合には、パウダ供給ノズル１１１（図１参照）には３０％のパウダが供給されると共に、パウダ回収容器１５４（図１参照）には７０％のパウダが戻されることとなる。
【００３２】
また、図２（ａ）に示すように、このパウダ供給量調整機構１３０においては、補充ガス供給路１３１を介して補充ガスが導入され、補充ガス供給路１３１の下流側で、補充ガス流の分岐部１５２と、補充ガス流の分岐部１５３とに分岐している。
そして、分岐部１５２は、パウダ流の分岐部１３４ａに形成された補充ガス供給口１３８ａに接続される共に、補充ガス流の分岐部１５３は、パウダ流の分岐部１３５ａに形成された補充ガス供給口１３８ｂに接続されている。
【００３３】
このような補充ガス流の分岐部１５２と、補充ガス流の分岐部１５３との境には、図２（ｄ）及び（ｅ）に示すように、分岐弁１５１と遮断弁１５５とが配置されている。
この分岐弁１５１は、分岐部１５２と分岐部１５３の開度を調節する弁体１５１ａと、この弁体１５１ａを駆動する電動ロータリーアクチュエータ１５１ｂとで構成されている。この電動ロータリーアクチュエータ１５１ｂの動作は、信号線１３６を介して制御機構９（図１参照）が制御するようになっている。
【００３４】
このようなパウダ供給量調整機構１３０においては、補充ガスは、補充ガス流の分岐部１５２及び分岐部１５３のそれぞれに所定の分配率で送り込まれ、パウダ流の分岐部１３４ａ及び分岐部１３５ａに合流した後には、パウダを同伴するキャリアガスとして機能する。
【００３５】
また、図２（ｂ）及び（ｃ）に示す分岐弁１５０の開閉率に応じて、図２（ｄ）及び（ｅ）に示す分岐弁１５１の開閉率を調整することで、パウダ流の分岐前後のキャリアガスの流量を等しくすることができる。
例えば、図２（ｃ）に示すように分岐弁１５０の開閉率が「７：３」の場合には、補充ガスの流量を、図２（ｄ）に示すように、分岐部１５３の開度（３）に対する分岐部１５２の開度（７）の比で表す開閉率「３：７」となるように分岐弁１５１を制御することで、分岐によって不足したキャリアガスを補充ガスで補填することができる。その結果、パウダ流の分岐部１３４ａ及び分岐部１３５ａにおいては、分岐後もパウダ供給路２１と同じキャリアガス流量でパウダを同伴して輸送することができる。
【００３６】
ちなみに、遮断弁１５５は、図２（ｅ）に示すように、補充ガス供給路１３１を閉じて、分岐部１３４ａ及び分岐部１３５ａのいずれにも、補充ガスが合流しないようにするためのものである。つまり、この遮断弁１５５は、図２（ｂ）に示すように、パウダ流の分岐部１３４ａが分岐弁１５０で完全に閉じられた場合や、図示しないが、パウダ流の分岐部１３５ａが分岐弁１５０で完全に閉じられた場合に、補充ガス供給路１３１を閉じることとなる。
なお、本実施形態では、補充ガス供給路１３１を介してパウダ供給量調整機構１３０に供給される補充ガスの供給量は、パウダ供給路２１を介してパウダ供給量調整機構１３０に供給されるキャリアガスの流量と同量としたが、これらのガス流量はこれに限定されない。また、パウダ流の分岐部１３４ａ及び分岐部１３５ａのそれぞれに供給する補充ガスの量は、分岐弁１５１の開閉率によって調整したが、分岐弁１５１を用いずに独立して調整することもできる。
【００３７】
次に、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ１の動作を説明しつつ作用効果について説明する。図３は、図１のレーザ加工ヘッドを使用して肉盛溶接を行う様子を示す模式図である。図４は、図２のパウダ供給量調整機構の動作説明図である。
ここでは、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ１を、施工対象物としてのタービン翼の上端部の肉盛溶接に利用した場合について説明する。
【００３８】
図３に示すように、レーザ５によって形成された溶融プール１４２（レーザの照射部により溶融した部分）に、パウダ供給部３からパウダ流４を供給して、肉盛溶接部１４１を形成した。つまり、レーザ加工ヘッドＨ１の進行方向は、図３の紙面の右から左に向けてである。
また、シールドガスノズル９７（図１参照）からシールドガス流８を溶融プール１４２に向かって吹き付けることにより肉盛溶接部１４１の酸化を抑制した。
なお、図３中、符号２１は、パウダ供給路であり、符号１３０は、パウダ供給量調整機構であり、符号１３１は、補充ガス供給路であり、符号１４０は、施工対象物６としてのタービン翼であり、符号１３５は、パウダの戻し側配管であり、符号１５４は、パウダ回収容器である。
【００３９】
本実施形態におけるパウダ供給量の調整方法を、図４を参照しながら説明する。
図４の左欄上段に示すように、施工前（レーザ照射前）においては、パウダ供給路２１に所定のパウダ流４の流量を確保しておき、このパウダ流４の全てが、分岐部１３５ａに流れるように、分岐弁１５０の開閉率を「１０：０」に設定する（図４の（ａ）参照）。このとき、図４の左欄下段に示すように、補充ガス供給路１３１は、遮断弁１５５で閉じられている（図４の（ｅ）参照）。そして、パウダ流４は、戻し側配管１３５（図１参照）を介してパウダ回収容器１５４（図１参照）に向かって流れて、施工前に供給されたパウダは回収されて再利用することが可能となる。
【００４０】
次に、施工が開始して図３に示すように、施工対象物としてのタービン翼１４０にレーザ５が照射されると、図４に中欄上段（施工中（レーザ照射中））に示すように、分岐弁１５０の開閉率が調整されて、所定の割合（開閉率「３：７」）でパウダ流４が分岐部１３４ａに分配されるようになる（図４の（ｂ）参照）。このとき、図４の中欄下段に示すように、分岐弁１５１の開閉率は、図４の（ｂ）の分岐弁１５０の開閉率「３：７」に応じて、分岐前後でパウダ流４に含まれるガス量が一定になるように開閉率「７：３」に調整される（図５の（ｆ）参照）。その結果、図４の（ｂ）の分岐部１３４ａに分配されたパウダ流４は、パウダ供給ノズル１１１（図１参照）を介して溶融プール１４２（図３参照）に向かって吹き付けられて、肉盛溶接部１４１（図３参照）の溶接に供される。
【００４１】
また、図４の中欄上段の（ｃ）に示すように、施工の途中で分岐弁１５０の開閉率を「５：５」とし、これに対応して、図４の中欄下段の（ｇ）に示すように、分岐弁１５１の開閉率を「５：５」となるように調整することによって、タイムラグがほとんどなく溶融プール１４２（図３参照）に対するパウダ供給量の迅速な調整が可能となる。
ちなみに、本実施形態での溶融プール１４２に対するパウダ供給量の調整は、予め分岐弁１５０と分岐弁１５１の開閉率がプログラムされた制御機構９によって行われる。
【００４２】
また、本実施形態では、図示しないが、肉盛溶接部１４１（図３参照）の形状に合わせて肉盛形状を変化させるように、パウダ供給量を増減させた。例えば、肉盛幅や高さの増加が必要な箇所では、その直前でパウダ供給量が増加するように分岐弁１５０及び分岐弁１５１の開閉率を制御機構９に予めプログラムし、肉盛形状を調整しながら施工を行った。
【００４３】
図４の右欄上段の（ｄ）に示すように、施工後（レーザ照射後）においては、分岐弁１５０の開閉率を「１０：０」に設定し、全てのパウダ流４を分岐部１３５ａに分配することで、施工後の溶接に使用されないパウダを、図１に示すパウダ回収容器１５４で回収した（図４の（ｅ）参照）。このとき、図４の右欄下段に示すように、補充ガス供給路１３１は、遮断弁１５５で閉じられている（図４の（ｈ）参照）。
【００４４】
なお、本実施形態では、分岐部１３５ａは、戻し側配管１３５（図１参照）を介してパウダ回収容器１５４（図１参照）に接続したが、パウダ供給装置２（図１参照）に接続してパウダを回収することも可能である。
【００４５】
また、本実施形態では、１種類のパウダのみを使用することを想定しているが、パウダ供給路２１ごとに流通させるパウダの種類及びその流量を変えることで、種々の化学組成からなる肉盛部を形成することが可能である。
【００４６】
このような本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ１及び肉盛溶接方法によれば、パウダ供給装置２からのパウダ流を予めパウダ供給量調整機構１３０で分配してパウダ供給ノズル１１１（パウダ吐出部）に供給するので、パウダ供給量の迅速な制御が可能であり、より安定したパウダ供給量を得ることができる。
【００４７】
また、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ１及び肉盛溶接方法によれば、肉盛溶接に使用されないパウダを施工中に回収することができるので、パウダに無駄が生じず、肉盛溶接の歩留まりを向上させることができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。参照する図５は、第２実施形態に係るレーザ加工ヘッドの構成説明図である。なお、本実施形態において前記第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４９】
図５に示すように、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ２においては、レーザ発振器１で発振されたレーザ５は、光ファイバ１１を通じてレーザ集光部１２に伝送され、レーザ集光部１２で集光されたレーザ５は、レーザ出射部１３を通じて施工対象物６に照射される。
【００５０】
パウダ供給部３は、パウダ供給量調整機構１３０とパウダ流路４１（パウダ吐出部）とで主に構成されている。本実施形態では、内ノズル３１と外ノズル３２によって形成される空間をパウダ流路４１としている。
【００５１】
本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ２は、一対のパウダ供給装置２Ａ，２Ｂを備えている。そして、このパウダ供給装置２Ａ，２Ｂのそれぞれから供給される各パウダは、パウダ供給路２１Ａ，２１Ｂ、及びパウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂを通じて、パウダ流路４１に送り込まれて合流し、施工対象物６のレーザ５の照射部１４にパウダ流４として集中するように供給される。
【００５２】
ちなみに、パウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂのそれぞれでは、第１実施形態でのパウダ供給量調整機構１３０と同様に、パウダ供給路２１Ａ，２１Ｂからそれぞれ供給されるパウダ流を所定の分配率で分配して、分配されたパウダ流をパウダ流路４１、及び戻し側配管１３５Ａ，１３５Ｂに流すようになっている。
【００５３】
なお、戻し側配管１３５Ａ，１３５Ｂは、パウダ供給装置２Ａ，２Ｂのそれぞれのパウダ格納部２２Ａ，２２Ｂと接続されている。そして、各パウダ格納部２２Ａ，２２Ｂは、戻し側配管１３５Ａ，１３５Ｂからのパウダ流よりパウダを回収して、このパウダを再びパウダ供給装置２Ａ，２Ｂからパウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂのそれぞれに供給するようになっている。つまり、本実施形態でのパウダ格納部２２Ａ，２２Ｂは、前記第１実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ１のパウダ回収容器１５４と同様にパウダを回収する点で特許請求の範囲にいう「パウダ回収容器」を構成する。
【００５４】
レーザ出射部１３には、ガス供給管７１及びシールドガスノズル９７が設けられており、シールドガスノズル９７から施工対象物６に対し、シールドガス流８を吹き付けることができるようになっている。
【００５５】
また、シールドガスノズル９７に設けられた、電動アクチュエータからなる位置決め機構９６によって、シールドガスノズル９７の先端の位置を上下に調整し、施工対象物６の表面との距離（スタンドオフ）を制御することが可能となっている。この位置決め機構９６は、信号線９１を介して制御機構９によって制御されている。
【００５６】
レーザ出射部１３の外周に設けられた内ノズル３１は、下方の先端に向かうほど縮径する円錐台状の外形を呈する先端部を有している。内ノズル３１は、その中心軸がレーザ光軸と一致するように配置されている。そして、この内ノズル３１の外側に設けられる外ノズル３２も、その中心軸がレーザ光軸と一致するように配置されていると共に、下方の先端に向かうほど縮径する円錐台状の外形を呈する先端部を有している。
【００５７】
そして、前記したように、パウダ流路４１は、内ノズル３１と外ノズル３２との間に形成され、外ノズル３２の円錐台状を呈する先端部では、その内径が下方の先端に向かうほど、内ノズル３１寄りに徐々に絞られるように縮径している。その結果、パウダ流路４１においては、下方に向かうほどパウダ流４の流速が早められると共に、パウダ流４は、レーザ光軸上の所定の位置で集中するようになっている。
【００５８】
内ノズル３１の上部には、電動アクチュエータからなる位置決め機構９２が設置されている。この位置決め機構９２は、内ノズル３１をレーザ光軸に対して上下方向に位置調整を行うようになっている。
なお、内ノズル３１が上下移動すると、外ノズル３２も内ノズル３１と共に上下移動するようになっている。その結果、内ノズル３１と外ノズル３２との先端の隙間から吐出するパウダ流４の集中位置は、位置決め機構９２による内ノズル３１の上下移動によって調整できるようになっている。この位置決め機構９２は、信号線９１を介して制御機構９によって制御されている。
【００５９】
外ノズル３２の上部には、電動アクチュエータからなる位置決め機構９８が設置されている。この位置決め機構９８は、外ノズル３２をレーザ光軸に対して上下方向に位置調整を行うようになっている。そして、外ノズル３２が、位置決め機構９８によって内ノズル３１よりも下方に位置すると、内ノズル３１と外ノズル３２の下端位置の相対関係が変化することで、パウダ流路４１から吹き出されるパウダ流４の吹出し角を調整することができる。その結果、パウダ流４の集中位置は、位置決め機構９８による外ノズル３２の移動によっても調整できるようになっている。この位置決め機構９８は、信号線９１を介して制御機構９によって制御されている。
【００６０】
次に、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ２の動作を説明しつつ作用効果について説明する。図６は、図５のレーザ加工ヘッドを使用して肉盛溶接を行う様子を示す模式図である。ここでは、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ２を、施工対象物としてのタービンのロータシャフトの耐摩耗性付与を目的とした肉盛溶接に利用した場合について説明する。
【００６１】
図６に示すように、本実施形態では、タービンロータシャフト１６０を回転させながら、レーザ５によって形成された溶融プール１４２にパウダ供給部３からパウダ流４を供給して、肉盛溶接部１４１を形成した。
また、シールドガスノズル９７（図５参照）からシールドガス流８を溶融プール１４２に向かって吹き付けることにより肉盛溶接部１４１の酸化を抑制した。
【００６２】
このレーザ加工ヘッドＨ２においては、パウダ供給装置２Ａからパウダ供給量調整機構１３０Ａには、パウダ供給路２１Ａを通じてパウダＡを供給し、パウダ供給装置２Ｂからパウダ供給量調整機構１３０Ｂには、パウダ供給路２１Ｂを通じてパウダＢを供給した。そして、パウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂで所定の分配率で分配された、パウダＡ，Ｂのそれぞれを含むパウダ流は、パウダ流路４１に送り込まれて合流し、施工対象物６のレーザ５の照射部１４にパウダ流４として集中するように供給される。
ちなみに、この例では、パウダＡ及びパウダＢは、その硬さが相互に異なっており、具体的には、パウダＡは、施工対象物６のタービンロータシャフト１６０の材質よりも硬い材質で形成されており、パウダＢは、パウダＡよりも硬い材質で形成されている。
【００６３】
そして、このレーザ加工ヘッドＨ２による肉盛溶接方法においては、この２種類のパウダＡ，Ｂを使用して、肉盛溶接部１４１の最表面が最も硬くなるようにパウダＡ及びパウダＢの混合比率を調整した。
つまり、本実施形態では、肉盛溶接部１４１における化学組成を制御する組成傾斜肉盛を実施した。
【００６４】
まず、この肉盛溶接方法においては、前記したように、パウダＡ及びパウダＢは、パウダ供給装置２Ａ，２Ｂからパウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂに供給した。
【００６５】
このとき、パウダＡ及びパウダＢは、施工前から一定量をパウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂに供給しておき、施工前の段階ではパウダＡ及びパウダＢの全てが、パウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂによって、戻し側配管１３５Ａ，１３５Ｂに分配されるように調整した。つまり、施工前に供給されたパウダＡ及びパウダＢの全てはパウダ供給装置２Ａ，２Ｂのそれぞれのパウダ格納部２２Ａ，２２Ｂで回収されて再利用される。
【００６６】
なお、このとき、パウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂに補充ガスを導入する補充ガス供給路１３１Ａ，１３１Ｂは、第１実施形態での遮断弁１５５（図２（ｄ）及び（ｅ）参照）と同様の遮断弁で閉じられている。つまり、パウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂには、補充ガスが供給されていない。
次の表１には、本実施形態で施工した肉盛各層のパウダＡ，Ｂのパウダ混合比率を示している。
【００６７】
【表１】
【００６８】
表１に示すように、本実施形態で施工した肉盛溶接の積層数の１層目には、パウダＢよりもその硬さが施工対象物６のタービンロータシャフト１６０の硬さに近い、パウダＡのみを施工対象物６のレーザ５の照射部１４に供給した。つまり、パウダ格納部２２Ａからパウダ供給量調整機構１３０Ａに供給されるパウダＡについては、パウダ供給量調整機構１３０Ａによって、その全てがパウダ流路４１に供給されるように設定した。
【００６９】
また、パウダ格納部２２Ｂからパウダ供給量調整機構１３０Ｂに供給されるパウダＢについては、パウダ供給量調整機構１３０Ｂによって、その全てが戻し側配管１３５Ｂを介してパウダ格納部２２Ｂで回収されるように設定した。
なお、このとき、パウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂに補充ガスを導入する補充ガス供給路１３１Ａ，１３１Ｂは、第１実施形態での遮断弁１５５（図２（ｄ）及び（ｅ）参照）と同様の遮断弁で閉じられている。つまり、パウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂには、補充ガスが供給されていない。
【００７０】
表１に示すように、本実施形態で施工した肉盛溶接の積層数の２層目には、パウダＡとパウダＢとのパウダ混合比率が８：２になるように調整して、施工を行った。
なお、パウダ供給装置２Ａ，２Ｂからパウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂに供給するパウダＡとパウダＢとの総量は変更せずに、前記パウダ混合比率のみが変更されている。
【００７１】
そして、ガス供給源７は、補充ガス供給路１３１Ａ，１３１Ｂを介して、パウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂに補充ガスを供給した。
このとき、第１実施形態での分岐弁１５１（図２（ｄ）及び（ｅ）参照）と同様に構成されるパウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂの分岐弁（図示省略）は、分岐前後でパウダ流に含まれるキャリアガス量が変化しないように、補充ガスをパウダ流に補填している。
【００７２】
また、表１に示す積層数３層目以降の施工においても、パウダ混合比率が表１に示す値となるように操作した以外は前記した操作と同様の操作を行って肉盛溶接を行った。
ちなみに、本実施形態では、この組成傾斜肉盛溶接を実施した結果、タービンロータシャフト１６０の表面と肉盛部との密着性に優れると共に、肉盛部の各層は互いに密着性に優れることとなる。また、肉盛部の最外層（５層目）は、パウダＢのみからなる組成となり、タービンロータシャフト１６０の最表面に最も硬い表面層を形成することとなる。
【００７３】
このようなレーザ加工ヘッドＨ２及び肉盛溶接方法によれば、パウダ供給装置２Ａ，２Ｂからのパウダ流を予めパウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂで分配してパウダ流路４１（パウダ吐出部）に供給するので、パウダ供給量の早急な制御が可能であり、より安定したパウダ供給量を得ることができる。
【００７４】
また、このようなレーザ加工ヘッドＨ２及び肉盛溶接方法によれば、パウダ流路４１（パウダ吐出部）に複数種のパウダＡ，Ｂを供給すると共に、これらの供給量を個別に変化させることで、異なった組成の肉盛部を形成することができる。
【００７５】
そして、施工中に、連続して供給量を個別に変化させることで、異なった組成で積層した肉盛部を形成することができる。
この際、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ２及び肉盛溶接方法によれば、パウダ供給量の早急な制御が可能となるので、肉盛層ごとの化学組成の制御を容易に行うことが可能となる。
【００７６】
また、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ２及び肉盛溶接方法によれば、肉盛溶接に使用されないパウダＡ，Ｂを施工中に回収することができるので、パウダＡ，Ｂに無駄が生じず、肉盛溶接の歩留まりを向上させることができる。
【００７７】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。参照する図７は、第３実施形態に係るレーザ加工ヘッドの構成説明図である。なお、本実施形態において前記第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７８】
図７に示すように、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ３は、前記第２実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ２（図５参照）において、外ノズル３２の外周に、ガスノズル１２１を更に備えた構成となっている。そして、外ノズル３２とガスノズル１２１との間には、ガス供給源７からガス供給管１２５を介して不活性ガスが導入されるようになっている。この不活性ガスは、ガスノズル１２１の先端から吹き出されるガイドガス流１２２を形成する。
【００７９】
ガスノズル１２１は、下方の先端に向かうほど縮径する円錐台状の外形を呈する先端部を有している。このガスノズル１２１は、内側の外ノズル３２と同様に、その中心軸がレーザ光軸と一致するように配置されている。
【００８０】
そして、外ノズル３２とガスノズル１２１との間には、ガイドガスのガス流路１２３が形成され、ガスノズル１２１の円錐台状を呈する先端部では、その内径が下方の先端に向かうほど、外ノズル３２寄りに徐々に絞られるように縮径している。その結果、ガス流路１２３においては、下方に向かうほどガイドガス流１２２の流速が早められると共に、ガイドガス流１２２は、レーザ光軸上の所定の位置で集中するようになっている。ちなみに、このガイドガス流１２２は、パウダ流４の外側でレーザ光軸上の所定の位置で集中するように流れることで、パウダ流４がレーザ光軸上の所定の位置で集中し易いようにガイドしている。
【００８１】
ガスノズル１２１の上部には、電動アクチュエータからなる位置決め機構１２０が設置されている。この位置決め機構１２０は、ガスノズル１２１をレーザ光軸に沿って上下方向に位置調整を行うようになっている。そして、ガスノズル１２１が、位置決め機構１２０によって外ノズル３２よりも下方に位置すると、外ノズル３２とガスノズル１２１の下端位置の相対関係が変化することで、ガス流路１２３から吹き出されるガイドガス流１２２の吹出し角を調整することができる。その結果、ガイドガス流１２２の集中位置は、位置決め機構１２０によるガスノズル１２１の移動によって調整できるようになっている。この位置決め機構１２０は、信号線９１を介して制御機構９によって制御されている。
図７中、符号１は、レーザ発振器であり、符号２は、パウダ供給装置であり、符号３は、パウダ供給部であり、符号６は、施工対象物であり、符号５は、レーザであり、符号８は、シールドガス流であり、符号１１は、光ファイバであり、符号１２は、レーザ集光部であり、符号１３は、レーザ出射部であり、符号２１は、パウダ供給路であり、符号３１は、内ノズルであり、符号４１は、パウダ流路であり、符号７１は、ガス供給管であり、符号９２，９６，９８，１２０は、位置決め機構であり、符号１３０は、パウダ供給量調整機構であり、符号１３１は、補充ガス供給路であり、符号１３５は、戻し側配管であり、符号１５４は、パウダ回収容器である。
【００８２】
このような本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ３及び肉盛溶接方法によれば、パウダ供給装置２からのパウダ流を予めパウダ供給量調整機構１３０で分配してパウダ流路４１（パウダ吐出部）に供給するので、パウダ供給量の迅速な制御が可能であり、より安定したパウダ供給量を得ることができる。
【００８３】
また、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ３及び肉盛溶接方法によれば、肉盛溶接に使用されないパウダを施工中に回収することができるので、パウダに無駄が生じず、肉盛溶接の歩留まりを向上させることができる。
【００８４】
また、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ３及び肉盛溶接方法によれば、ガイドガス流によって、パウダ流４がレーザ光軸上の所定の位置で集中し易くなるので、施工部に肉盛部を的確に形成することができる。
【符号の説明】
【００８５】
２ パウダ供給装置
２Ａ パウダ供給装置
２Ｂ パウダ供給装置
３ パウダ供給部
４ パウダ流
５ レーザ
６ 施工対象物
７ ガス供給源
９ 制御機構
１３ レーザ出射部
１４ 照射部
２１Ａ パウダ供給路
２１Ｂ パウダ供給路
２２Ａ パウダ格納部
２２Ｂ パウダ格納部
４１ パウダ流路（パウダ吐出部）
１１１ パウダ供給ノズル（パウダ吐出部）
１３０ パウダ供給量調整機構
１３０Ａ パウダ供給量調整機構
１３０Ｂ パウダ供給量調整機構
１３４ａ 分岐部
１３５ａ 分岐部
１４１ 肉盛溶接部
１４２ 溶融プール（レーザの照射部）
１５０ 分岐弁
１５１ 分岐弁
１５２ 分岐部
１５３ 分岐部
１５４ パウダ回収容器
１５５ 遮断弁
Ｈ１ レーザ加工ヘッド
Ｈ２ レーザ加工ヘッド
Ｈ３ レーザ加工ヘッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パウダを溶加材とするレーザ肉盛に用いるレーザ加工ヘッド及び肉盛溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ニアネットシェイプの直接造形や耐摩耗性等の機能付与を目的とした表面処理技術等に、パウダを溶加材としたレーザ肉盛が用いられている。このレーザ肉盛においては、肉盛部の形状や複数のパウダを用いた場合の肉盛部の化学組成を制御するために、施工中のパウダ供給量の精密な制御が必要となる。
しかしながら、パウダ供給量はパウダ供給装置により制御されるため、パウダ輸送のためのタイムラグが発生し、施工中の精密なパウダ供給量の制御は困難となっていた。また、このタイムラグのため、施工の前後では溶接に使用されないパウダが施工部に供給されるため、パウダに無駄を生じて歩留りを低下させていた。
【０００３】
そこで、パウダ供給ノズルにパウダ供給量の調整機構を設け、施工中の精密なパウダ供給量の調整を行う工夫がなされている。例えば、特許文献１には、パウダ供給ノズルから供給されるパウダ供給量を監視し、このパウダ供給量に応じて、ノズルピンを上下駆動することによりパウダ供給量を制御するパウダ供給装置が開示されている。
【０００４】
このパウダ供給装置は、パウダを、レーザの外周の一方向から施工部に向けてノズルからの自由落下により供給する装置である。このパウダ供給装置は、ノズルから吐出されるパウダの流量を検出するセンサと、ノズル内で上下駆動することによりパウダの流量を調整するノズルピンと、ノズルピンの位置を検出するセンサと、を備えて構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−０３３７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のような構成のパウダ供給装置では、施工方向が変化した場合には安定したパウダ供給量を得ることができない。また、このパウダ供給装置では、ノズルピンでパウダの落下量を調節する構造により、パウダ供給ノズル内にパウダが一時的に滞留する。
つまり、このような従来のパウダ供給装置を使用したレーザ肉盛技術においては、施工部に対するパウダ供給量の迅速な制御が困難であると共に、安定したパウダ供給量を得ることができないという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、パウダ供給量の迅速な制御が可能であり、より安定したパウダ供給量を得ることができるレーザ加工ヘッド及び肉盛溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決した本発明の第１は、施工対象物にレーザを照射するレーザ出射部と、パウダ供給装置から供給されるパウダを施工対象物のレーザの照射部に供給するパウダ供給部と、を備えるレーザ加工ヘッドにおいて、前記パウダ供給部は、パウダを施工対象物のレーザの照射部に吐出するパウダ吐出部と、このパウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量を予め分配することでこのパウダ吐出部に対するパウダ供給量を調整するパウダ供給量調整機構と、を有し、前記パウダ供給量調整機構によるパウダ流の流量の分配を制御する制御機構を更に備えることを特徴とするレーザ加工ヘッドである。
【０００９】
前記課題を解決した本発明の第２は、施工対象物にレーザを照射するレーザ出射部と、パウダ供給装置から供給される複数種のパウダのそれぞれを、個別に施工対象物のレーザの照射部に供給するパウダ供給部と、を備えるレーザ加工ヘッドにおいて、前記パウダ供給部は、各パウダを個別に施工対象物のレーザの照射部に吐出する複数のパウダ吐出部と、各パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量を予め分配することで各パウダ吐出部に対する各パウダ供給量を調整するパウダ供給量調整機構と、を有し、前記パウダ供給量調整機構によるパウダ流の流量の分配を制御する制御機構を更に備えることを特徴とするレーザ加工ヘッドである。
【００１０】
前記課題を解決した本発明の第３は、施工対象物にレーザ出射部からレーザを照射すると共に、パウダ供給装置から供給されるパウダを、パウダ吐出部から施工対象物のレーザの照射部に吐出して肉盛部を形成する肉盛溶接方法において、前記パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量を予め分配することでこのパウダ吐出部に対するパウダ供給量を調整することを特徴とする肉盛溶接方法である。
【００１１】
前記課題を解決した本発明の第４は、施工対象物にレーザ出射部からレーザを照射すると共に、パウダ供給装置から供給される複数種のパウダのそれぞれを、個別に複数のパウダ吐出部から施工対象物のレーザの照射部に供給して肉盛部を形成する肉盛溶接方法において、前記各パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量を予め分配することで前記各パウダ吐出部に対する各パウダ供給量を調整することを特徴とする肉盛溶接方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、パウダ供給量の迅速な制御が可能であり、より安定したパウダ供給量を得ることができるレーザ加工ヘッド及び肉盛溶接方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザ加工ヘッドの構成説明図である。
【図２】図１のレーザ加工ヘッドを構成するパウダ供給量調整機構の模式図であり、（ａ）は、パウダ供給量調整機構の構成説明図、（ｂ）及び（ｃ）は、パウダ供給量調整機構におけるパウダ流の分岐部の構成説明図、（ｄ）及び（ｅ）は、パウダ供給量調整機構における補充ガス流の分岐部の構成説明図である。
【図３】図１のレーザ加工ヘッドを使用して肉盛溶接を行う様子を示す模式図である。
【図４】図２のパウダ供給量調整機構の動作説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るレーザ加工ヘッドの構成説明図である。
【図６】図５のレーザ加工ヘッドを使用して肉盛溶接を行う様子を示す模式図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るレーザ加工ヘッドの構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のレーザ加工ヘッド及び肉盛溶接方法は、溶加材としてのパウダを、所定のパウダ供給装置からノズル等のパウダ吐出部を介して施工対象物のレーザの照射部に供給する際に、パウダ供給装置からのパウダ流を予め分配してパウダ吐出部に供給することを主な特徴とする。以下に、本発明のレーザ加工ヘッド及び肉盛溶接方法における第１実施形態乃至第３実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ１は、施工対象物６にレーザ５を照射するレーザ出射部１３と、パウダ供給装置２から供給されるパウダを施工対象物６のレーザ５の照射部１４に供給するパウダ供給部３とを備えている。
そして、パウダ供給部３は、後に詳しく説明するパウダ供給ノズル１１１（パウダ吐出部）と、パウダ供給量調整機構１３０とを備えている。
【００１６】
レーザ出射部１３から施工対象物６の照射部１４に照射されるレーザ５は、レーザ発振器１で発振された後に、光ファイバ１１を通じてレーザ集光部１２に伝送され、レーザ集光部１２で集光されてから照射される。
【００１７】
パウダ供給装置２は、パウダが収容される本体部２ａと、キャリアガス供給源２ｂとで構成されている。このパウダ供給装置２は、キャリアガスに同伴させたパウダを、パウダ供給路２１を通して後記するパウダ供給量調整機構１３０に供給するようになっている。
【００１８】
パウダ供給ノズル１１１は複数からなり、後記するように、パウダ供給量調整機構１３０で分配されたパウダ流４を施工対象物６の照射部１４に向けて吐出するようになっている。
【００１９】
パウダ供給ノズル１１１は、パウダ供給量調整機構１３０に接続されるその上端から照射部１４に向かって斜め下方に延びる管状体で形成されている。そして、複数のパウダ供給ノズル１１１のそれぞれは、レーザ光軸に対して等角度を形成するように、レーザ出射部１３の先端に設けられたホルダ１１０にその下端が支持されている。つまり、各パウダ供給ノズル１１１から吐出されたパウダ流４は、レーザ光軸上で合流するように供給されることとなる。
なお、パウダ供給ノズル１１１の数は、この例では２以上であればよい。また、パウダ供給ノズル１１１の内径は特に制限されるものではない。また、パウダ供給ノズル１１１の配置は、レーザ光軸の外円周上に配置する形態に限定されず、ランダムに配置するものであってもよい。
【００２０】
また、レーザ出射部１３の上部には、ガス供給源７からガス供給管７１を介してシールドガスが供給されるようになっている。ちなみに、このシールドガスは、ヘリウム、窒素ガス等の広義の不活性ガスからなり、レーザ出射部１３の下部に設けられたシールドガスノズル９７から吐出してシールドガス流８を形成する。このシールドガス流８は、施工対象物６に供給されることにより、肉盛溶接部の酸化を抑制する。
また、ガス供給源７は、後記するように、補充ガスとしての不活性ガスを分岐部分岐部１３４ａ及び分岐部１３５ａ（図２参照）にも供給するものであり、特許請求の範囲にいう「補充ガス供給機構」を兼ねている。
【００２１】
シールドガスノズル９７には、例えば、電動アクチュエータ等で構成されてシールドガスノズル９７を上下移動させる位置決め機構９６が設けられている。この位置決め機構９６によって、シールドガスノズル９７の先端の位置を上下に調整することで、施工対象物６の表面との距離、つまりシールドガスノズル９７の取付け高さ（スタンドオフ）が設定される。
本実施形態での位置決め機構９６の動作は、制御機構９で制御されており、この制御機構９によって、シールドガスノズル９７の上下位置が調整される。
【００２２】
また、レーザ出射部１３の外周には、上下可動部９３が配置されている。この上下可動部９３は、その上部に設けられた、例えば電動アクチュエータ等で構成される位置決め機構９２によって上下移動が可能になっている。そして、この上下可動部９３の下端には、ホルダ１１０が固定されている。この上下可動部９３が位置決め機構９２によって上下移動すると、ホルダ１１０に支持されるパウダ供給ノズル１１１、及びこのパウダ供給ノズル１１１の上端に配置されるパウダ供給量調整機構１３０が、ホルダ１１０と一体になって上下移動するようになっている。
その結果、パウダ供給ノズル１１１の下端の高さが可変となって、パウダの集中位置を制御することが可能となる。
本実施形態での位置決め機構９２の動作は、制御機構９で制御されている。
【００２３】
また、上下可動部９３の外周には、パウダ供給ノズル１１１の角度調整部９９が配置されている。この角度調整部９９は、上下可動部９５と、電動アクチュエータ等で構成されて、上下可動部９５を上下移動させる位置決め機構９４と、上下可動部９５に上端が軸支されるアーム１０と、このアーム１０の下端を軸支すると共にパウダ供給量調整機構１３０に取り付けられる中間部材１０１と、を備えて構成されている。
【００２４】
この角度調整部９９は、位置決め機構９４が上下可動部９５及びアーム１０を上下移動させた際に、アーム１０の下端を軸支し、パウダ供給量調整機構１３０に取り付けられている中間部材１０１は、下端がホルダ１１０に支持されているパウダ供給ノズル１１１と、アーム１０との成す角度を可変にする。つまり、パウダ供給ノズル１１１から吐出されるパウダ流４の吐出角度は、位置決め機構９４が上下可動部９５を上下移動させることで調整可能となっている。
本実施形態での位置決め機構９４の動作は、制御機構９で制御されている。
なお、制御機構９による前記した位置決め機構９２，９４，９６の動作の制御は、信号線９１を介して行われる。
【００２５】
次に、パウダ供給量調整機構１３０について説明する。
パウダ供給量調整機構１３０は、後記する分岐部１３４ａ、分岐部１３５ａ、分岐弁１５０及び戻し側配管１３５、並びにガス供給源７、補充ガス供給路１３１、分岐部１５２、分岐部１５３、分岐弁１５１及び遮断弁１５５を主に備えて構成されている（図２参照）。なお、ガス供給源７、補充ガス供給路１３１、分岐部１５２、分岐部１５３、分岐弁１５１及び遮断弁１５５は、特許請求の範囲にいう「補充ガス供給機構」を構成している。
このパウダ供給量調整機構１３０は、前記したように、パウダ供給装置２からパウダ供給路２１を介して供給されたパウダ流を分配して、一方のパウダ流４を、パウダ供給ノズル１１１から施工対象物６の照射部１４に向けて吐出し、他方のパウダ流（図示省略）を、戻し側配管１３５を介してパウダ回収容器１５４に返送するようになっている。
【００２６】
また、パウダ供給量調整機構１３０は、前記したガス供給源７から補充ガス供給路１３１を介して補充ガスを受け入れて、分配した一方及び他方の前記したパウダ流に合流させるようになっている。つまり、パウダは、キャリアガス供給源２ｂからのキャリアガス、及びガス供給源７からの補充ガスに同伴されて、パウダ供給ノズル１１１から吐出され、そして、パウダ回収容器１５４に返送されることとなる。
【００２７】
このパウダ供給量調整機構１３０について、図２（ａ）から（ｅ）を参照しながら、更に詳しく説明する。次に参照する図２（ａ）は、パウダ供給量調整機構の構成説明図、図２（ｂ）及び（ｃ）は、パウダ供給量調整機構におけるパウダ流の分岐部の構成説明図、図２（ｄ）及び（ｅ）は、パウダ供給量調整機構における補充ガス流の分岐部の構成説明図である。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、パウダ供給路２１を介して供給されたパウダは、パウダ供給量調整機構１３０に導入され、パウダ供給路２１の下流側で、分岐部１３４ａと、分岐部１３５ａとに分岐している。ちなみに、分岐部１３４ａは、パウダ供給ノズル１１１（図１参照）に接続されて特許請求の範囲にいう供給側配管を兼ねている。また、分岐部１３５ａは、戻し側配管１３５（図１参照）に接続されている。
【００２９】
図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、分岐部１３４ａ及び分岐部１３５ａの境には、分岐弁１５０が配置されている。この分岐弁１５０は、特許請求の範囲にいう「分配率調整機構」に相当し、分岐部１３４ａ及び分岐部１３５ａの開度を調節する弁体１５０ａと、この弁体１５０ａを駆動する電動ロータリーアクチュエータ１５０ｂとで構成されている。この電動ロータリーアクチュエータ１５０ｂの動作は、信号線１３７を介して制御機構９（図１参照）が制御するようになっている。
【００３０】
このようなパウダ供給量調整機構１３０においては、図２（ｂ）に示すように、例えば分岐弁１５０が分岐部１３４ａを完全に塞いで、分岐部１３５ａの開度（１０）に対する分岐部１３４ａの開度（０）の比で表す開閉率が「１０：０」の場合には、パウダ供給ノズル１１１（図１参照）にはパウダが供給されずに、パウダ回収容器１５４（図１参照）に全てのパウダが戻されることとなる。
【００３１】
また、図２（ｃ）に示すように、分岐部１３５ａの開度（７）に対する分岐部１３４ａの開度（３）の比で表す開閉率が「７：３」の場合には、パウダ供給ノズル１１１（図１参照）には３０％のパウダが供給されると共に、パウダ回収容器１５４（図１参照）には７０％のパウダが戻されることとなる。
【００３２】
また、図２（ａ）に示すように、このパウダ供給量調整機構１３０においては、補充ガス供給路１３１を介して補充ガスが導入され、補充ガス供給路１３１の下流側で、補充ガス流の分岐部１５２と、補充ガス流の分岐部１５３とに分岐している。
そして、分岐部１５２は、パウダ流の分岐部１３４ａに形成された補充ガス供給口１３８ａに接続される共に、補充ガス流の分岐部１５３は、パウダ流の分岐部１３５ａに形成された補充ガス供給口１３８ｂに接続されている。
【００３３】
このような補充ガス流の分岐部１５２と、補充ガス流の分岐部１５３との境には、図２（ｄ）及び（ｅ）に示すように、分岐弁１５１と遮断弁１５５とが配置されている。
この分岐弁１５１は、分岐部１５２と分岐部１５３の開度を調節する弁体１５１ａと、この弁体１５１ａを駆動する電動ロータリーアクチュエータ１５１ｂとで構成されている。この電動ロータリーアクチュエータ１５１ｂの動作は、信号線１３６を介して制御機構９（図１参照）が制御するようになっている。
【００３４】
このようなパウダ供給量調整機構１３０においては、補充ガスは、補充ガス流の分岐部１５２及び分岐部１５３のそれぞれに所定の分配率で送り込まれ、パウダ流の分岐部１３４ａ及び分岐部１３５ａに合流した後には、パウダを同伴するキャリアガスとして機能する。
【００３５】
また、図２（ｂ）及び（ｃ）に示す分岐弁１５０の開閉率に応じて、図２（ｄ）及び（ｅ）に示す分岐弁１５１の開閉率を調整することで、パウダ流の分岐前後のキャリアガスの流量を等しくすることができる。
例えば、図２（ｃ）に示すように分岐弁１５０の開閉率が「７：３」の場合には、補充ガスの流量を、図２（ｄ）に示すように、分岐部１５３の開度（３）に対する分岐部１５２の開度（７）の比で表す開閉率「３：７」となるように分岐弁１５１を制御することで、分岐によって不足したキャリアガスを補充ガスで補填することができる。その結果、パウダ流の分岐部１３４ａ及び分岐部１３５ａにおいては、分岐後もパウダ供給路２１と同じキャリアガス流量でパウダを同伴して輸送することができる。
【００３６】
ちなみに、遮断弁１５５は、図２（ｅ）に示すように、補充ガス供給路１３１を閉じて、分岐部１３４ａ及び分岐部１３５ａのいずれにも、補充ガスが合流しないようにするためのものである。つまり、この遮断弁１５５は、図２（ｂ）に示すように、パウダ流の分岐部１３４ａが分岐弁１５０で完全に閉じられた場合や、図示しないが、パウダ流の分岐部１３５ａが分岐弁１５０で完全に閉じられた場合に、補充ガス供給路１３１を閉じることとなる。
なお、本実施形態では、補充ガス供給路１３１を介してパウダ供給量調整機構１３０に供給される補充ガスの供給量は、パウダ供給路２１を介してパウダ供給量調整機構１３０に供給されるキャリアガスの流量と同量としたが、これらのガス流量はこれに限定されない。また、パウダ流の分岐部１３４ａ及び分岐部１３５ａのそれぞれに供給する補充ガスの量は、分岐弁１５１の開閉率によって調整したが、分岐弁１５１を用いずに独立して調整することもできる。
【００３７】
次に、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ１の動作を説明しつつ作用効果について説明する。図３は、図１のレーザ加工ヘッドを使用して肉盛溶接を行う様子を示す模式図である。図４は、図２のパウダ供給量調整機構の動作説明図である。
ここでは、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ１を、施工対象物としてのタービン翼の上端部の肉盛溶接に利用した場合について説明する。
【００３８】
図３に示すように、レーザ５によって形成された溶融プール１４２（レーザの照射部により溶融した部分）に、パウダ供給部３からパウダ流４を供給して、肉盛溶接部１４１を形成した。つまり、レーザ加工ヘッドＨ１の進行方向は、図３の紙面の右から左に向けてである。
また、シールドガスノズル９７（図１参照）からシールドガス流８を溶融プール１４２に向かって吹き付けることにより肉盛溶接部１４１の酸化を抑制した。
なお、図３中、符号２１は、パウダ供給路であり、符号１３０は、パウダ供給量調整機構であり、符号１３１は、補充ガス供給路であり、符号１４０は、施工対象物６としてのタービン翼であり、符号１３５は、パウダの戻し側配管であり、符号１５４は、パウダ回収容器である。
【００３９】
本実施形態におけるパウダ供給量の調整方法を、図４を参照しながら説明する。
図４の左欄上段に示すように、施工前（レーザ照射前）においては、パウダ供給路２１に所定のパウダ流４の流量を確保しておき、このパウダ流４の全てが、分岐部１３５ａに流れるように、分岐弁１５０の開閉率を「１０：０」に設定する（図４の（ａ）参照）。このとき、図４の左欄下段に示すように、補充ガス供給路１３１は、遮断弁１５５で閉じられている（図４の（ｅ）参照）。そして、パウダ流４は、戻し側配管１３５（図１参照）を介してパウダ回収容器１５４（図１参照）に向かって流れて、施工前に供給されたパウダは回収されて再利用することが可能となる。
【００４０】
次に、施工が開始して図３に示すように、施工対象物としてのタービン翼１４０にレーザ５が照射されると、図４に中欄上段（施工中（レーザ照射中））に示すように、分岐弁１５０の開閉率が調整されて、所定の割合（開閉率「３：７」）でパウダ流４が分岐部１３４ａに分配されるようになる（図４の（ｂ）参照）。このとき、図４の中欄下段に示すように、分岐弁１５１の開閉率は、図４の（ｂ）の分岐弁１５０の開閉率「３：７」に応じて、分岐前後でパウダ流４に含まれるガス量が一定になるように開閉率「７：３」に調整される（図５の（ｆ）参照）。その結果、図４の（ｂ）の分岐部１３４ａに分配されたパウダ流４は、パウダ供給ノズル１１１（図１参照）を介して溶融プール１４２（図３参照）に向かって吹き付けられて、肉盛溶接部１４１（図３参照）の溶接に供される。
【００４１】
また、図４の中欄上段の（ｃ）に示すように、施工の途中で分岐弁１５０の開閉率を「５：５」とし、これに対応して、図４の中欄下段の（ｇ）に示すように、分岐弁１５１の開閉率を「５：５」となるように調整することによって、タイムラグがほとんどなく溶融プール１４２（図３参照）に対するパウダ供給量の迅速な調整が可能となる。
ちなみに、本実施形態での溶融プール１４２に対するパウダ供給量の調整は、予め分岐弁１５０と分岐弁１５１の開閉率がプログラムされた制御機構９によって行われる。
【００４２】
また、本実施形態では、図示しないが、肉盛溶接部１４１（図３参照）の形状に合わせて肉盛形状を変化させるように、パウダ供給量を増減させた。例えば、肉盛幅や高さの増加が必要な箇所では、その直前でパウダ供給量が増加するように分岐弁１５０及び分岐弁１５１の開閉率を制御機構９に予めプログラムし、肉盛形状を調整しながら施工を行った。
【００４３】
図４の右欄上段の（ｄ）に示すように、施工後（レーザ照射後）においては、分岐弁１５０の開閉率を「１０：０」に設定し、全てのパウダ流４を分岐部１３５ａに分配することで、施工後の溶接に使用されないパウダを、図１に示すパウダ回収容器１５４で回収した（図４の（ｅ）参照）。このとき、図４の右欄下段に示すように、補充ガス供給路１３１は、遮断弁１５５で閉じられている（図４の（ｈ）参照）。
【００４４】
なお、本実施形態では、分岐部１３５ａは、戻し側配管１３５（図１参照）を介してパウダ回収容器１５４（図１参照）に接続したが、パウダ供給装置２（図１参照）に接続してパウダを回収することも可能である。
【００４５】
また、本実施形態では、１種類のパウダのみを使用することを想定しているが、パウダ供給路２１ごとに流通させるパウダの種類及びその流量を変えることで、種々の化学組成からなる肉盛部を形成することが可能である。
【００４６】
このような本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ１及び肉盛溶接方法によれば、パウダ供給装置２からのパウダ流を予めパウダ供給量調整機構１３０で分配してパウダ供給ノズル１１１（パウダ吐出部）に供給するので、パウダ供給量の迅速な制御が可能であり、より安定したパウダ供給量を得ることができる。
【００４７】
また、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ１及び肉盛溶接方法によれば、肉盛溶接に使用されないパウダを施工中に回収することができるので、パウダに無駄が生じず、肉盛溶接の歩留まりを向上させることができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。参照する図５は、第２実施形態に係るレーザ加工ヘッドの構成説明図である。なお、本実施形態において前記第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４９】
図５に示すように、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ２においては、レーザ発振器１で発振されたレーザ５は、光ファイバ１１を通じてレーザ集光部１２に伝送され、レーザ集光部１２で集光されたレーザ５は、レーザ出射部１３を通じて施工対象物６に照射される。
【００５０】
パウダ供給部３は、パウダ供給量調整機構１３０とパウダ流路４１（パウダ吐出部）とで主に構成されている。本実施形態では、内ノズル３１と外ノズル３２によって形成される空間をパウダ流路４１としている。
【００５１】
本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ２は、一対のパウダ供給装置２Ａ，２Ｂを備えている。そして、このパウダ供給装置２Ａ，２Ｂのそれぞれから供給される各パウダは、パウダ供給路２１Ａ，２１Ｂ、及びパウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂを通じて、パウダ流路４１に送り込まれて合流し、施工対象物６のレーザ５の照射部１４にパウダ流４として集中するように供給される。
【００５２】
ちなみに、パウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂのそれぞれでは、第１実施形態でのパウダ供給量調整機構１３０と同様に、パウダ供給路２１Ａ，２１Ｂからそれぞれ供給されるパウダ流を所定の分配率で分配して、分配されたパウダ流をパウダ流路４１、及び戻し側配管１３５Ａ，１３５Ｂに流すようになっている。
【００５３】
なお、戻し側配管１３５Ａ，１３５Ｂは、パウダ供給装置２Ａ，２Ｂのそれぞれのパウダ格納部２２Ａ，２２Ｂと接続されている。そして、各パウダ格納部２２Ａ，２２Ｂは、戻し側配管１３５Ａ，１３５Ｂからのパウダ流よりパウダを回収して、このパウダを再びパウダ供給装置２Ａ，２Ｂからパウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂのそれぞれに供給するようになっている。つまり、本実施形態でのパウダ格納部２２Ａ，２２Ｂは、前記第１実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ１のパウダ回収容器１５４と同様にパウダを回収する点で特許請求の範囲にいう「パウダ回収容器」を構成する。
【００５４】
レーザ出射部１３には、ガス供給管７１及びシールドガスノズル９７が設けられており、シールドガスノズル９７から施工対象物６に対し、シールドガス流８を吹き付けることができるようになっている。
【００５５】
また、シールドガスノズル９７に設けられた、電動アクチュエータからなる位置決め機構９６によって、シールドガスノズル９７の先端の位置を上下に調整し、施工対象物６の表面との距離（スタンドオフ）を制御することが可能となっている。この位置決め機構９６は、信号線９１を介して制御機構９によって制御されている。
【００５６】
レーザ出射部１３の外周に設けられた内ノズル３１は、下方の先端に向かうほど縮径する円錐台状の外形を呈する先端部を有している。内ノズル３１は、その中心軸がレーザ光軸と一致するように配置されている。そして、この内ノズル３１の外側に設けられる外ノズル３２も、その中心軸がレーザ光軸と一致するように配置されていると共に、下方の先端に向かうほど縮径する円錐台状の外形を呈する先端部を有している。
【００５７】
そして、前記したように、パウダ流路４１は、内ノズル３１と外ノズル３２との間に形成され、外ノズル３２の円錐台状を呈する先端部では、その内径が下方の先端に向かうほど、内ノズル３１寄りに徐々に絞られるように縮径している。その結果、パウダ流路４１においては、下方に向かうほどパウダ流４の流速が早められると共に、パウダ流４は、レーザ光軸上の所定の位置で集中するようになっている。
【００５８】
内ノズル３１の上部には、電動アクチュエータからなる位置決め機構９２が設置されている。この位置決め機構９２は、内ノズル３１をレーザ光軸に対して上下方向に位置調整を行うようになっている。
なお、内ノズル３１が上下移動すると、外ノズル３２も内ノズル３１と共に上下移動するようになっている。その結果、内ノズル３１と外ノズル３２との先端の隙間から吐出するパウダ流４の集中位置は、位置決め機構９２による内ノズル３１の上下移動によって調整できるようになっている。この位置決め機構９２は、信号線９１を介して制御機構９によって制御されている。
【００５９】
外ノズル３２の上部には、電動アクチュエータからなる位置決め機構９８が設置されている。この位置決め機構９８は、外ノズル３２をレーザ光軸に対して上下方向に位置調整を行うようになっている。そして、外ノズル３２が、位置決め機構９８によって内ノズル３１よりも下方に位置すると、内ノズル３１と外ノズル３２の下端位置の相対関係が変化することで、パウダ流路４１から吹き出されるパウダ流４の吹出し角を調整することができる。その結果、パウダ流４の集中位置は、位置決め機構９８による外ノズル３２の移動によっても調整できるようになっている。この位置決め機構９８は、信号線９１を介して制御機構９によって制御されている。
【００６０】
次に、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ２の動作を説明しつつ作用効果について説明する。図６は、図５のレーザ加工ヘッドを使用して肉盛溶接を行う様子を示す模式図である。ここでは、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ２を、施工対象物としてのタービンのロータシャフトの耐摩耗性付与を目的とした肉盛溶接に利用した場合について説明する。
【００６１】
図６に示すように、本実施形態では、タービンロータシャフト１６０を回転させながら、レーザ５によって形成された溶融プール１４２にパウダ供給部３からパウダ流４を供給して、肉盛溶接部１４１を形成した。
また、シールドガスノズル９７（図５参照）からシールドガス流８を溶融プール１４２に向かって吹き付けることにより肉盛溶接部１４１の酸化を抑制した。
【００６２】
このレーザ加工ヘッドＨ２においては、パウダ供給装置２Ａからパウダ供給量調整機構１３０Ａには、パウダ供給路２１Ａを通じてパウダＡを供給し、パウダ供給装置２Ｂからパウダ供給量調整機構１３０Ｂには、パウダ供給路２１Ｂを通じてパウダＢを供給した。そして、パウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂで所定の分配率で分配された、パウダＡ，Ｂのそれぞれを含むパウダ流は、パウダ流路４１に送り込まれて合流し、施工対象物６のレーザ５の照射部１４にパウダ流４として集中するように供給される。
ちなみに、この例では、パウダＡ及びパウダＢは、その硬さが相互に異なっており、具体的には、パウダＡは、施工対象物６のタービンロータシャフト１６０の材質よりも硬い材質で形成されており、パウダＢは、パウダＡよりも硬い材質で形成されている。
【００６３】
そして、このレーザ加工ヘッドＨ２による肉盛溶接方法においては、この２種類のパウダＡ，Ｂを使用して、肉盛溶接部１４１の最表面が最も硬くなるようにパウダＡ及びパウダＢの混合比率を調整した。
つまり、本実施形態では、肉盛溶接部１４１における化学組成を制御する組成傾斜肉盛を実施した。
【００６４】
まず、この肉盛溶接方法においては、前記したように、パウダＡ及びパウダＢは、パウダ供給装置２Ａ，２Ｂからパウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂに供給した。
【００６５】
このとき、パウダＡ及びパウダＢは、施工前から一定量をパウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂに供給しておき、施工前の段階ではパウダＡ及びパウダＢの全てが、パウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂによって、戻し側配管１３５Ａ，１３５Ｂに分配されるように調整した。つまり、施工前に供給されたパウダＡ及びパウダＢの全てはパウダ供給装置２Ａ，２Ｂのそれぞれのパウダ格納部２２Ａ，２２Ｂで回収されて再利用される。
【００６６】
なお、このとき、パウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂに補充ガスを導入する補充ガス供給路１３１Ａ，１３１Ｂは、第１実施形態での遮断弁１５５（図２（ｄ）及び（ｅ）参照）と同様の遮断弁で閉じられている。つまり、パウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂには、補充ガスが供給されていない。
次の表１には、本実施形態で施工した肉盛各層のパウダＡ，Ｂのパウダ混合比率を示している。
【００６７】
【表１】
【００６８】
表１に示すように、本実施形態で施工した肉盛溶接の積層数の１層目には、パウダＢよりもその硬さが施工対象物６のタービンロータシャフト１６０の硬さに近い、パウダＡのみを施工対象物６のレーザ５の照射部１４に供給した。つまり、パウダ格納部２２Ａからパウダ供給量調整機構１３０Ａに供給されるパウダＡについては、パウダ供給量調整機構１３０Ａによって、その全てがパウダ流路４１に供給されるように設定した。
【００６９】
また、パウダ格納部２２Ｂからパウダ供給量調整機構１３０Ｂに供給されるパウダＢについては、パウダ供給量調整機構１３０Ｂによって、その全てが戻し側配管１３５Ｂを介してパウダ格納部２２Ｂで回収されるように設定した。
なお、このとき、パウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂに補充ガスを導入する補充ガス供給路１３１Ａ，１３１Ｂは、第１実施形態での遮断弁１５５（図２（ｄ）及び（ｅ）参照）と同様の遮断弁で閉じられている。つまり、パウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂには、補充ガスが供給されていない。
【００７０】
表１に示すように、本実施形態で施工した肉盛溶接の積層数の２層目には、パウダＡとパウダＢとのパウダ混合比率が８：２になるように調整して、施工を行った。
なお、パウダ供給装置２Ａ，２Ｂからパウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂに供給するパウダＡとパウダＢとの総量は変更せずに、前記パウダ混合比率のみが変更されている。
【００７１】
そして、ガス供給源７は、補充ガス供給路１３１Ａ，１３１Ｂを介して、パウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂに補充ガスを供給した。
このとき、第１実施形態での分岐弁１５１（図２（ｄ）及び（ｅ）参照）と同様に構成されるパウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂの分岐弁（図示省略）は、分岐前後でパウダ流に含まれるキャリアガス量が変化しないように、補充ガスをパウダ流に補填している。
【００７２】
また、表１に示す積層数３層目以降の施工においても、パウダ混合比率が表１に示す値となるように操作した以外は前記した操作と同様の操作を行って肉盛溶接を行った。
ちなみに、本実施形態では、この組成傾斜肉盛溶接を実施した結果、タービンロータシャフト１６０の表面と肉盛部との密着性に優れると共に、肉盛部の各層は互いに密着性に優れることとなる。また、肉盛部の最外層（５層目）は、パウダＢのみからなる組成となり、タービンロータシャフト１６０の最表面に最も硬い表面層を形成することとなる。
【００７３】
このようなレーザ加工ヘッドＨ２及び肉盛溶接方法によれば、パウダ供給装置２Ａ，２Ｂからのパウダ流を予めパウダ供給量調整機構１３０Ａ，１３０Ｂで分配してパウダ流路４１（パウダ吐出部）に供給するので、パウダ供給量の早急な制御が可能であり、より安定したパウダ供給量を得ることができる。
【００７４】
また、このようなレーザ加工ヘッドＨ２及び肉盛溶接方法によれば、パウダ流路４１（パウダ吐出部）に複数種のパウダＡ，Ｂを供給すると共に、これらの供給量を個別に変化させることで、異なった組成の肉盛部を形成することができる。
【００７５】
そして、施工中に、連続して供給量を個別に変化させることで、異なった組成で積層した肉盛部を形成することができる。
この際、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ２及び肉盛溶接方法によれば、パウダ供給量の早急な制御が可能となるので、肉盛層ごとの化学組成の制御を容易に行うことが可能となる。
【００７６】
また、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ２及び肉盛溶接方法によれば、肉盛溶接に使用されないパウダＡ，Ｂを施工中に回収することができるので、パウダＡ，Ｂに無駄が生じず、肉盛溶接の歩留まりを向上させることができる。
【００７７】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。参照する図７は、第３実施形態に係るレーザ加工ヘッドの構成説明図である。なお、本実施形態において前記第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７８】
図７に示すように、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ３は、前記第２実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ２（図５参照）において、外ノズル３２の外周に、ガスノズル１２１を更に備えた構成となっている。そして、外ノズル３２とガスノズル１２１との間には、ガス供給源７からガス供給管１２５を介して不活性ガスが導入されるようになっている。この不活性ガスは、ガスノズル１２１の先端から吹き出されるガイドガス流１２２を形成する。
【００７９】
ガスノズル１２１は、下方の先端に向かうほど縮径する円錐台状の外形を呈する先端部を有している。このガスノズル１２１は、内側の外ノズル３２と同様に、その中心軸がレーザ光軸と一致するように配置されている。
【００８０】
そして、外ノズル３２とガスノズル１２１との間には、ガイドガスのガス流路１２３が形成され、ガスノズル１２１の円錐台状を呈する先端部では、その内径が下方の先端に向かうほど、外ノズル３２寄りに徐々に絞られるように縮径している。その結果、ガス流路１２３においては、下方に向かうほどガイドガス流１２２の流速が早められると共に、ガイドガス流１２２は、レーザ光軸上の所定の位置で集中するようになっている。ちなみに、このガイドガス流１２２は、パウダ流４の外側でレーザ光軸上の所定の位置で集中するように流れることで、パウダ流４がレーザ光軸上の所定の位置で集中し易いようにガイドしている。
【００８１】
ガスノズル１２１の上部には、電動アクチュエータからなる位置決め機構１２０が設置されている。この位置決め機構１２０は、ガスノズル１２１をレーザ光軸に沿って上下方向に位置調整を行うようになっている。そして、ガスノズル１２１が、位置決め機構１２０によって外ノズル３２よりも下方に位置すると、外ノズル３２とガスノズル１２１の下端位置の相対関係が変化することで、ガス流路１２３から吹き出されるガイドガス流１２２の吹出し角を調整することができる。その結果、ガイドガス流１２２の集中位置は、位置決め機構１２０によるガスノズル１２１の移動によって調整できるようになっている。この位置決め機構１２０は、信号線９１を介して制御機構９によって制御されている。
図７中、符号１は、レーザ発振器であり、符号２は、パウダ供給装置であり、符号３は、パウダ供給部であり、符号６は、施工対象物であり、符号５は、レーザであり、符号８は、シールドガス流であり、符号１１は、光ファイバであり、符号１２は、レーザ集光部であり、符号１３は、レーザ出射部であり、符号２１は、パウダ供給路であり、符号３１は、内ノズルであり、符号４１は、パウダ流路であり、符号７１は、ガス供給管であり、符号９２，９６，９８，１２０は、位置決め機構であり、符号１３０は、パウダ供給量調整機構であり、符号１３１は、補充ガス供給路であり、符号１３５は、戻し側配管であり、符号１５４は、パウダ回収容器である。
【００８２】
このような本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ３及び肉盛溶接方法によれば、パウダ供給装置２からのパウダ流を予めパウダ供給量調整機構１３０で分配してパウダ流路４１（パウダ吐出部）に供給するので、パウダ供給量の迅速な制御が可能であり、より安定したパウダ供給量を得ることができる。
【００８３】
また、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ３及び肉盛溶接方法によれば、肉盛溶接に使用されないパウダを施工中に回収することができるので、パウダに無駄が生じず、肉盛溶接の歩留まりを向上させることができる。
【００８４】
また、本実施形態に係るレーザ加工ヘッドＨ３及び肉盛溶接方法によれば、ガイドガス流によって、パウダ流４がレーザ光軸上の所定の位置で集中し易くなるので、施工部に肉盛部を的確に形成することができる。
【符号の説明】
【００８５】
２ パウダ供給装置
２Ａ パウダ供給装置
２Ｂ パウダ供給装置
３ パウダ供給部
４ パウダ流
５ レーザ
６ 施工対象物
７ ガス供給源
９ 制御機構
１３ レーザ出射部
１４ 照射部
２１Ａ パウダ供給路
２１Ｂ パウダ供給路
２２Ａ パウダ格納部
２２Ｂ パウダ格納部
４１ パウダ流路（パウダ吐出部）
１１１ パウダ供給ノズル（パウダ吐出部）
１３０ パウダ供給量調整機構
１３０Ａ パウダ供給量調整機構
１３０Ｂ パウダ供給量調整機構
１３４ａ 分岐部
１３５ａ 分岐部
１４１ 肉盛溶接部
１４２ 溶融プール（レーザの照射部）
１５０ 分岐弁
１５１ 分岐弁
１５２ 分岐部
１５３ 分岐部
１５４ パウダ回収容器
１５５ 遮断弁
Ｈ１ レーザ加工ヘッド
Ｈ２ レーザ加工ヘッド
Ｈ３ レーザ加工ヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工対象物にレーザを照射するレーザ出射部と、
パウダ供給装置から供給されるパウダを施工対象物のレーザの照射部に供給するパウダ供給部と、を備えるレーザ加工ヘッドにおいて、
前記パウダ供給部は、パウダを施工対象物のレーザの照射部に吐出するパウダ吐出部と、このパウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量を予め分配することでこのパウダ吐出部に対するパウダ供給量を調整するパウダ供給量調整機構と、を有し、
前記パウダ供給量調整機構によるパウダ流の流量の分配を制御する制御機構を更に備えることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、
パウダ回収容器を更に備えると共に、
前記パウダ供給量調整機構は、前記パウダ供給装置から供給されるパウダのパウダ供給路の下流側が分岐して形成される複数の分岐部と、
この複数の分岐部のうちの、少なくとも一つの分岐部と前記パウダ吐出部とを接続する供給側配管と、
この複数の分岐部のうちの、残りの分岐部と、前記パウダ回収容器とを接続する戻し側配管と、
この複数の分岐部におけるパウダ流の流量の分配率を調整する分配率調整機構と、
を有していることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、
前記パウダ供給装置は、パウダ格納部を有していると共に、
前記パウダ供給量調整機構は、前記パウダ供給装置から供給されるパウダのパウダ供給路の下流側が分岐して形成される複数の分岐部と、
この複数の分岐部のうちの、少なくとも一つの分岐部と前記パウダ吐出部とを接続する供給側配管と、
この複数の分岐部のうちの、残りの分岐部と、前記パウダ格納部とを接続する戻し側配管と、
この複数の分岐部におけるパウダ流の流量の分配率を調整する分配率調整機構と、
を有していることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、
前記パウダ供給量調整機構は、前記分岐部に補充ガスを送り込む補充ガス供給機構を更に有していることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項５】
施工対象物にレーザを照射するレーザ出射部と、
パウダ供給装置から供給される複数種のパウダのそれぞれを、個別に施工対象物のレーザの照射部に供給するパウダ供給部と、を備えるレーザ加工ヘッドにおいて、
前記パウダ供給部は、各パウダを個別に施工対象物のレーザの照射部に吐出する複数のパウダ吐出部と、各パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量を予め分配することで各パウダ吐出部に対する各パウダ供給量を調整するパウダ供給量調整機構と、を有し、
前記パウダ供給量調整機構によるパウダ流の流量の分配を制御する制御機構を更に備えることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、
パウダ回収容器を更に備えると共に、
前記パウダ供給量調整機構は、前記パウダ供給装置から供給される各パウダの各パウダ供給路のそれぞれの下流側が分岐して形成される複数の分岐部と、
この複数の分岐部のうちの、少なくとも一つの分岐部と前記パウダ吐出部とを接続する供給側配管と、
この複数の分岐部のうちの、残りの分岐部と、前記パウダ回収容器とを接続する戻し側配管と、
この複数の分岐部におけるパウダ流の流量の分配率を調整する分配率調整機構と、を有していることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項７】
請求項５に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、
前記パウダ供給装置は、パウダ格納部を有していると共に、
前記パウダ供給量調整機構は、前記パウダ供給装置から供給される各パウダの各パウダ供給路のそれぞれの下流側が分岐して形成される複数の分岐部と、
この複数の分岐部のうちの、少なくとも一つの分岐部と前記パウダ吐出部とを接続する供給側配管と、
この複数の分岐部のうちの、残りの分岐部と、前記パウダ格納部とを接続する戻し側配管と、
この複数の分岐部におけるパウダ流の流量の分配率を調整する分配率調整機構と、を有していることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、
前記パウダ供給量調整機構は、前記分岐部に補充ガスを送り込む補充ガス供給機構を更に有していることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項９】
施工対象物にレーザ出射部からレーザを照射すると共に、パウダ供給装置から供給されるパウダを、パウダ吐出部から施工対象物のレーザの照射部に吐出して肉盛部を形成する肉盛溶接方法において、
前記パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量を予め分配することでこのパウダ吐出部に対するパウダ供給量を調整することを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の肉盛溶接方法において、
前記パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量の分配は、
前記パウダ供給装置から供給されるパウダのパウダ供給路の下流側で前記パウダ流を分岐させて、一方の前記パウダ流を前記パウダ吐出部に向けて流通させ、他方の前記パウダ流をパウダ回収容器に向けて流通させると共に、
一方の前記パウダ流の流量と、他方の前記パウダ流の流量との分配率を調整して行うことを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の肉盛溶接方法において、
前記パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量の分配は、
前記パウダ供給装置から供給されるパウダのパウダ供給路の下流側で前記パウダ流を分岐させて、一方の前記パウダ流を前記パウダ吐出部に向けて流通させ、他方の前記パウダ流を前記パウダ供給装置のパウダ格納部に向けて流通させると共に、
一方の前記パウダ流の流量と、他方の前記パウダ流の流量との分配率を調整して行うことを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載の肉盛溶接方法において、
前記パウダ供給装置から供給されるパウダは、キャリアガスと共に前記パウダ供給路に送り出されることを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の肉盛溶接方法において、
分配した前記パウダ流には、補充ガスを更に加えて前記パウダ吐出部に向けて流通させることを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１４】
施工対象物にレーザ出射部からレーザを照射すると共に、パウダ供給装置から供給される複数種のパウダのそれぞれを、個別に複数のパウダ吐出部から施工対象物のレーザの照射部に供給して肉盛部を形成する肉盛溶接方法において、
前記各パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量を予め分配することで前記各パウダ吐出部に対する各パウダ供給量を調整することを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の肉盛溶接方法において、
前記各パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量の分配は、
前記パウダ供給装置から供給される各パウダの各パウダ供給路の下流側で前記パウダ流を分岐させて、一方の前記パウダ流を前記パウダ吐出部に向けて流通させ、他方の前記パウダ流を前記パウダ供給装置のパウダ格納部に向けて流通させると共に、
一方の前記パウダ流の流量と、他方の前記パウダ流の流量との分配率を調整して行うことを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１６】
請求項１４又は請求項１５に記載の肉盛溶接方法において、
前記パウダ供給装置から供給されるパウダは、キャリアガスと共に前記パウダ供給路に送り出されることを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の肉盛溶接方法において、
分配した前記パウダ流には、補充ガスを更に加えて前記パウダ吐出部に向けて流通させることを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１】
施工対象物にレーザを照射するレーザ出射部と、
パウダ供給装置から供給されるパウダを施工対象物のレーザの照射部に供給するパウダ供給部と、を備えるレーザ加工ヘッドにおいて、
前記パウダ供給部は、パウダを施工対象物のレーザの照射部に吐出するパウダ吐出部と、このパウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量を予め分配することでこのパウダ吐出部に対するパウダ供給量を調整するパウダ供給量調整機構と、を有し、
前記パウダ供給量調整機構によるパウダ流の流量の分配を制御する制御機構を更に備えることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、
パウダ回収容器を更に備えると共に、
前記パウダ供給量調整機構は、前記パウダ供給装置から供給されるパウダのパウダ供給路の下流側が分岐して形成される複数の分岐部と、
この複数の分岐部のうちの、少なくとも一つの分岐部と前記パウダ吐出部とを接続する供給側配管と、
この複数の分岐部のうちの、残りの分岐部と、前記パウダ回収容器とを接続する戻し側配管と、
この複数の分岐部におけるパウダ流の流量の分配率を調整する分配率調整機構と、
を有していることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、
前記パウダ供給装置は、パウダ格納部を有していると共に、
前記パウダ供給量調整機構は、前記パウダ供給装置から供給されるパウダのパウダ供給路の下流側が分岐して形成される複数の分岐部と、
この複数の分岐部のうちの、少なくとも一つの分岐部と前記パウダ吐出部とを接続する供給側配管と、
この複数の分岐部のうちの、残りの分岐部と、前記パウダ格納部とを接続する戻し側配管と、
この複数の分岐部におけるパウダ流の流量の分配率を調整する分配率調整機構と、
を有していることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、
前記パウダ供給量調整機構は、前記分岐部に補充ガスを送り込む補充ガス供給機構を更に有していることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項５】
施工対象物にレーザを照射するレーザ出射部と、
パウダ供給装置から供給される複数種のパウダのそれぞれを、個別に施工対象物のレーザの照射部に供給するパウダ供給部と、を備えるレーザ加工ヘッドにおいて、
前記パウダ供給部は、各パウダを個別に施工対象物のレーザの照射部に吐出する複数のパウダ吐出部と、各パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量を予め分配することで各パウダ吐出部に対する各パウダ供給量を調整するパウダ供給量調整機構と、を有し、
前記パウダ供給量調整機構によるパウダ流の流量の分配を制御する制御機構を更に備えることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、
パウダ回収容器を更に備えると共に、
前記パウダ供給量調整機構は、前記パウダ供給装置から供給される各パウダの各パウダ供給路のそれぞれの下流側が分岐して形成される複数の分岐部と、
この複数の分岐部のうちの、少なくとも一つの分岐部と前記パウダ吐出部とを接続する供給側配管と、
この複数の分岐部のうちの、残りの分岐部と、前記パウダ回収容器とを接続する戻し側配管と、
この複数の分岐部におけるパウダ流の流量の分配率を調整する分配率調整機構と、を有していることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項７】
請求項５に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、
前記パウダ供給装置は、パウダ格納部を有していると共に、
前記パウダ供給量調整機構は、前記パウダ供給装置から供給される各パウダの各パウダ供給路のそれぞれの下流側が分岐して形成される複数の分岐部と、
この複数の分岐部のうちの、少なくとも一つの分岐部と前記パウダ吐出部とを接続する供給側配管と、
この複数の分岐部のうちの、残りの分岐部と、前記パウダ格納部とを接続する戻し側配管と、
この複数の分岐部におけるパウダ流の流量の分配率を調整する分配率調整機構と、を有していることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載のレーザ加工ヘッドにおいて、
前記パウダ供給量調整機構は、前記分岐部に補充ガスを送り込む補充ガス供給機構を更に有していることを特徴とするレーザ加工ヘッド。
【請求項９】
施工対象物にレーザ出射部からレーザを照射すると共に、パウダ供給装置から供給されるパウダを、パウダ吐出部から施工対象物のレーザの照射部に吐出して肉盛部を形成する肉盛溶接方法において、
前記パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量を予め分配することでこのパウダ吐出部に対するパウダ供給量を調整することを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の肉盛溶接方法において、
前記パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量の分配は、
前記パウダ供給装置から供給されるパウダのパウダ供給路の下流側で前記パウダ流を分岐させて、一方の前記パウダ流を前記パウダ吐出部に向けて流通させ、他方の前記パウダ流をパウダ回収容器に向けて流通させると共に、
一方の前記パウダ流の流量と、他方の前記パウダ流の流量との分配率を調整して行うことを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の肉盛溶接方法において、
前記パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量の分配は、
前記パウダ供給装置から供給されるパウダのパウダ供給路の下流側で前記パウダ流を分岐させて、一方の前記パウダ流を前記パウダ吐出部に向けて流通させ、他方の前記パウダ流を前記パウダ供給装置のパウダ格納部に向けて流通させると共に、
一方の前記パウダ流の流量と、他方の前記パウダ流の流量との分配率を調整して行うことを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載の肉盛溶接方法において、
前記パウダ供給装置から供給されるパウダは、キャリアガスと共に前記パウダ供給路に送り出されることを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の肉盛溶接方法において、
分配した前記パウダ流には、補充ガスを更に加えて前記パウダ吐出部に向けて流通させることを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１４】
施工対象物にレーザ出射部からレーザを照射すると共に、パウダ供給装置から供給される複数種のパウダのそれぞれを、個別に複数のパウダ吐出部から施工対象物のレーザの照射部に供給して肉盛部を形成する肉盛溶接方法において、
前記各パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量を予め分配することで前記各パウダ吐出部に対する各パウダ供給量を調整することを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の肉盛溶接方法において、
前記各パウダ吐出部に供給されるパウダ流の流量の分配は、
前記パウダ供給装置から供給される各パウダの各パウダ供給路の下流側で前記パウダ流を分岐させて、一方の前記パウダ流を前記パウダ吐出部に向けて流通させ、他方の前記パウダ流を前記パウダ供給装置のパウダ格納部に向けて流通させると共に、
一方の前記パウダ流の流量と、他方の前記パウダ流の流量との分配率を調整して行うことを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１６】
請求項１４又は請求項１５に記載の肉盛溶接方法において、
前記パウダ供給装置から供給されるパウダは、キャリアガスと共に前記パウダ供給路に送り出されることを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の肉盛溶接方法において、
分配した前記パウダ流には、補充ガスを更に加えて前記パウダ吐出部に向けて流通させることを特徴とする肉盛溶接方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１２５７７２（Ｐ２０１２−１２５７７２Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７６６５５（Ｐ２０１０−２７６６５５）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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