JP4408080B2 - ハイブリッドレーザ加工方法とそれに用いるハイブリッドレーザトーチ - Google Patents
ハイブリッドレーザ加工方法とそれに用いるハイブリッドレーザトーチ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4408080B2 JP4408080B2 JP2004354887A JP2004354887A JP4408080B2 JP 4408080 B2 JP4408080 B2 JP 4408080B2 JP 2004354887 A JP2004354887 A JP 2004354887A JP 2004354887 A JP2004354887 A JP 2004354887A JP 4408080 B2 JP4408080 B2 JP 4408080B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- laser beam
- hybrid
- irradiation
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
ない、溶接欠陥やクラック発生の原因ともなる。また、特許文献4に記載のものではトーチの照射口のまわりにある先細りのコーン形状をした環状通路から吹き付けたシールドガスは、やはりまわりの空気を巻き込んで溶接部に吹き付ける問題を免れ得ないし、溶接部に向け収束して吹き付けられるシールドガスにはトーチ内への逆流成分が生じやすく、溶接部で発生するスパッタ粒子をトーチ内に積極的に送り込む働きをしてしまう。特許文献4に記載のものはこれが集光レンズなどに及ぶのをエアナイフにて遮断するようにしてはいるが、これが満足になされたとしても、スパッタ粒子をトーチまわりの雰囲気中に吹き出し飛散させてしまう問題があるし、トーチ内がスパッタ粒子によって汚染されやすい。これはトーチ内から不活性ガスを噴出させることで解決できても、まわりの空気を巻き込んで溶接部に吹き付けてしまう問題は解決しない。本発明者等はこれらの問題についても、解決策を見出した。
ザ光照射用の集光レンズよりも径の小さなアクロマチックレンズ、または小孔により結像したモニタ画像にて加工状態をモニタし、モニタ結果に応じて加工条件を調整するのに併せ、第1、第2レーザ光のうちの、対応する第1、第2ミラーの光軸上の位置が前になっている一方の側を先に出力して、試射物に対し照射することにより試射物上に照射痕を得、次いで、対応する第1、第2ミラーの光軸上の位置が後になっている他方の側を出力して試射物に対し照射しながら、その照射位置が前記照射痕内の所定域に位置するように、対応するミラーの向きを前記モニタ画像を見ながら調整した後、加工に供する。
異なった特性のレーザ光が最終の集光段階で重畳してハイブリッドレーザ光とするので、それまでの光路が光ファイバを例としてその種類やコア径などの違いによってそれぞれの特性をより活かすことができるし、集光段階以前の早い時期から重畳されて共通した経路を長く経ることにより互いの特性が損失したり低下するようなことや、高エネルギによるまわりへの影響が高まるといった弊害を回避することができる。
第2レーザ光のCW制御によって、前記必要な加工幅の内の限られた幅内への出力エネルギの集中を継続させて、第2レーザ光の低出力に見合った予備的な加工の促進を間断なく図りながら、第1レーザ光のパルス制御によって瞬間的な高出力を必要な加工幅全体に無理無く繰り返して十分な加工幅を速い加工速度にて満足しながら、前記第2レーザ光による特定幅内の予備的な加工の促進による加工の早期浸透、溶け込みを確実に達成させられる。つまり、パルスレーザ光の断続照射だけではキーホールが発生したり、発生しなかったりするところ、CWレーザ光の連続照射を併用することによってキーホールを確実に発生させられて加工が安定する。
第2レーザ光は第1レーザ光との波長の違いによって、集光レンズを共用しながらも第1レーザ光よりも小さい集光径にて集光させられる上、第2レーザ光をGI(グレーテッドインデックス形)ファイバによって導いてくることで、第1レーザ光よりも小さな集光
径に集光させられるので、照射エネルギを特定幅内により集中させやすく、特定幅内でのハイブリッド光効果が向上する。第1レーザ光もGIファイバによって導いて集光させやすくすることはできるが、必要に応じてすればよく、SI(ステップインデックス形)ファイバによって導いても特に問題はない。
ハイブリッドレーザ光を照射する中央通路を通じ不活性ガスを先端に向け絞った中央噴流束を形成して連続噴射させるので、ハイブリッドレーザ光を照射した照射対象物上の加工位置で万一スパッタ粒子が発生して照射光学系側に及ぼうとしても、それを中央噴流束の流れによって阻止するので光学系側に影響することはない。しかも、中央噴流束はコーン形状をした環状通路から噴出する囲い膜流によってまわりを囲われるので外まわりの空気を巻き込むことなく照射対象物上の照射位置表面に達して照射対象物との間の空気をまわりに排除しながら広がり、しかも、この広がりに伴って生じる前記囲い膜流のまわりへの広がり流によって、中央噴流の広がり域表面をも連続して覆われながら照射対象物側に押し付けられて照射対象物側との間に空気が入り込む余地を無くすので、照射対象物のハイブリッドレーザ光照射による加工部分に酸化や、それによる溶接不良、クラックなどが生じるようなことを確実に防止し、輝き表面も得られる。
導入する第1、第2レーザ光の、それに対応する第1、第2ミラーに対する少しの透過を図るだけの簡単な構成で、従って、問題になるほどの出力損失を招くようなことなく、導入する第1、第2レーザ光のレベルをモニタして、その出力状態や光ファイバなどによる伝送状態を判定することができる。
第1、第2ミラーが照射光軸上で、前後いずれになって、照射対象やモニタカメラ部を経た第1、第2レーザ光および外乱光が第1、第2ミラーを通じ第1、第2検出部に及ぶようなことがあっても、前記コートおよびフィルタの組合せによってそれらの影響を防止し、適正な検出が行える。
ハイブリッドレーザトーチの外まわりからの外乱光や埃などの影響も防止することができる。
らかになる。本発明の各特徴は、それ単独で、あるいは可能な限りにおいて、種々な組合せで複合して採用することができる。
ハイブリッドレーザ光を照射した被加工物上の加工位置で万一スパッタ粒子が発生して照射光学系側に及ぼうとしても、それを中央噴流束の流れによって阻止するので光学系側に影響することはない。また、中央噴流束とこれを囲う囲い膜流との協働とによって被加工物のハイブリッドレーザ光照射による加工部分に酸化や、それによる溶接不良、クラックなどが生じるようなことを確実に防止し、輝き表面も得られる。
性ガス31を充満させながら先端に向け絞った中央噴流束31aとして連続噴出させている先細り形状の中央通路32を通じ、被加工物7に照射するのに併せ、中央通路32まわりでコーン形状をなした環状通路33にて供給される不活性ガス31を、前記照射され、噴出しているハイブリッドレーザ光6および中央噴流束31aのまわりを囲う囲い膜流31bを連続噴出させて、加工を行う。このように、ハイブリッドレーザ光6を照射する中央通路32を通じ不活性ガス31を先端に向け絞った中央噴流束31aを形成して連続噴射させるので、ハイブリッドレーザ光6を照射した被加工物7上の加工位置で万一スパッタ粒子が発生して照射光学系側に及ぼうとしても、それを中央噴流束31aの流れによっ
て阻止するので光学系側に影響することはない。しかも、中央噴流束31aはコーン形状をした環状通路33から噴出する囲い膜流31bによってまわりを囲われるので外まわりの空気を巻き込むことなく被加工物7上の照射位置表面に達して被加工物7との間の空気をまわりに排除しながら広がり、しかも、この広がりに伴って生じる前記囲い膜流31bのまわりへの広がり流によって、中央噴流束31aの広がり域表面をも連続して覆われながら被加工物7側に押し付けられ、被加工物7側との間に空気が入り込む余地を無くすので、被加工物7のハイブリッドレーザ光6の照射による加工部分に酸化や、それによる溶接不良、クラックなどが生じるようなことを確実に防止し、輝き表面が得られる。
0に対しミラー枠14a、15aを軸82により回動できるように支持して、ばね85によって軸82まわりの一方側に付勢し、この付勢されるミラー枠14a、15aをトーチ本体1aの外部からねじ込まれた図1、図4に示すねじ86によって受止め、ねじ86のトーチ本体1a内への突出度を調節することにより第1、第2ミラー14、15を軸82のまわりに回動させて向き調節できるようにしている。
1 ハイブリッドレーザトーチ
1a トーチ本体
2 固体レーザ媒質(YAG)
3 第1レーザ光
4 半導体レーザ(LD)
5 第2レーザ光
6 ハイブリッドレーザ光
7 被加工物
11、12 第1、第2導入部
13 照射光軸
14、15 第1、第2ミラー
16 集光レンズ
17 照射口
21、22、27 光ファイバ
24 アクロマチックレンズ
25 照明器
26 モニタカメラ
31 不活性ガス
31a 中央噴流束
31b 囲い膜流
32 中央通路
33 環状通路
40 モニタ
41 コントローラ
51 ノズル
52、53 環状通路
52a、53a 小径孔
61、62 第1、第2検出部
63、64、65 フィルタ
66 フード
71 試射物
72 照射痕
73 後の照射位置
81 向き調節部
81a 回動調節部
81b 煽り調節部
201 キーホール
Claims (10)
- 2種のレーザ系からの異なった第1、第2のレーザ光を重畳させたハイブリッド光として被加工物上に照射し加工を行うハイブリッドレーザ加工方法において、
第1、第2のレーザ光は被加工物上の同じ位置に同時に照射し、第2のレーザ光の被加工物上での有効スポットサイズD2が、第1のレーザ光の有効スポットサイズD1未満となるようにして加工するのに、
ハイブリッドレーザ光への重畳は、第1、第2レーザ光の双方を、それぞれに対応して照射光軸上の前後に位置する第1、第2ミラーにて、前記照射光軸上に導くことにより行って、
被加工物上の加工位置を照明し、そのときの反射光が、第1、第2ミラーを透過し、前記ハイブリッドレーザ光照射用の集光レンズよりも径の小さなアクロマチックレンズ、または小孔により結像したモニタ画像にて加工状態をモニタし、モニタ結果に応じて加工条件を調整するのに併せ、
第1、第2レーザ光のうちの、対応する第1、第2ミラーの光軸上の位置が前になっている一方の側を先に出力して、試射物に対し照射することにより試射物上に照射痕を得、次いで、対応する第1、第2ミラーの光軸上の位置が後になっている他方の側を出力して試射物に対し照射しながら、その照射位置が前記照射痕内の所定域に位置するように、対応するミラーの向きを前記モニタ画像を見ながら調整した後、加工に供する
ことを特徴とするハイブリッドレーザ加工方法。 - 有効スポットサイズの比率は0.2≦D2/D1≦0.08であり、第2のレーザ光の有効スポットが、第1のレーザ光の有効スポットの内側に位置するように第1、第2のレーザ光を照射する請求項1に記載のハイブリッドレーザ加工方法。
- 第2のレーザ光の有効スポットサイズD2は、加工中に発生するキーホールサイズD3に対して同等以下とする請求項1、2のいずれか1項に記載のハイブリッドレーザ加工方法。
- 第2のレーザ光は加工中のキーホールの位置に照射する請求項3に記載のハイブリッドレーザ加工方法。
- 第1レーザ光と第2レーザ光とは1つのレーザトーチに個別に導き、そのトーチの内部で重畳させてハイブリッドレーザ光とし被加工物に照射する請求項1〜4のいずれか1項に記載のハイブリッドレーザ加工方法。
- 第1レーザ光はパルス制御により出力制御したパルスレーザ光であり、第2レーザ光はCW制御により出力制御したCW変調を含めたCWレーザ光である請求項1〜5のいずれか1項に記載のハイブリッドレーザ加工方法。
- 第1、第2レーザ光は、一方がパルス制御により出力制御したパルスレーザ光であり、他方がCW制御ないしCW変調制御により出力制御したCWレーザ光をいう請求項1〜5のいずれか1項に記載のハイブリッドレーザ加工方法。
- パルスレーザ光の照射手段としては、パルスランプ励起YAG、パルス励起レーザ、パルスファイバレーザを含み、パルスレーザ光とは断続して出力されるレーザ光をいい、CWレーザ光の照射手段としては、LDダイレクトレーザ、LD励起CWレーザ、CWファイバレーザを含み、CWレーザ光とはレーザ照射が連続するレーザ光をいう請求項6、7のいずれか1項に記載のハイブリッドレーザ加工方法。
- 第1レーザ光はYAGなどのレーザ発振を起こす固体レーザ媒質によるレーザ光であって、ハイブリッドレーザ光への重畳は、グレーテッドインデックスGI形またはステップインデックスSI形ファイバにて導いた第1レーザ光と、GIファイバにて導いた第2レーザ光とにつき行い、それらの被加工物への集光は第1レーザ光を所定の有効スポットサイズにて集光させるように設計した集光レンズを共用して行う請求項1〜3のいずれか1項に記載のハイブリッドレーザ加工方法。
- ハイブリッドレーザ光を、供給される不活性ガスを充満させながら先端に向け絞った中央噴流束として連続噴出させている先細り形状の中央通路を通じ、加工物に照射するのに併せ、前記中央通路まわりでコーン形状をなした環状通路にて供給される不活性ガスを、前記照射され、噴出しているハイブリッドレーザ光および中央噴流束のまわりを囲う囲い膜流を連続噴出させて、加工を行う請求項1〜9に記載のハイブリッドレーザ加工方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004354887A JP4408080B2 (ja) | 2004-02-10 | 2004-12-08 | ハイブリッドレーザ加工方法とそれに用いるハイブリッドレーザトーチ |
US11/295,646 US20060157457A1 (en) | 2004-12-08 | 2005-12-07 | Hybrid laser processing method and hybrid laser torch used in the method |
CN2005101294056A CN1785575B (zh) | 2004-12-08 | 2005-12-07 | 混合激光加工方法及该方法所用的混合激光头 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004033051 | 2004-02-10 | ||
JP2004354887A JP4408080B2 (ja) | 2004-02-10 | 2004-12-08 | ハイブリッドレーザ加工方法とそれに用いるハイブリッドレーザトーチ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005254328A JP2005254328A (ja) | 2005-09-22 |
JP4408080B2 true JP4408080B2 (ja) | 2010-02-03 |
Family
ID=35080567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004354887A Active JP4408080B2 (ja) | 2004-02-10 | 2004-12-08 | ハイブリッドレーザ加工方法とそれに用いるハイブリッドレーザトーチ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4408080B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5294573B2 (ja) * | 2007-05-17 | 2013-09-18 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | レーザとアークの複合溶接装置及び方法 |
JP5404198B2 (ja) * | 2009-06-12 | 2014-01-29 | 株式会社Ihi | ハイブリッド溶接装置 |
JP5479024B2 (ja) | 2009-10-27 | 2014-04-23 | パナソニック株式会社 | 接合方法および接合装置 |
JP6974957B2 (ja) * | 2017-03-31 | 2021-12-01 | 日本ケミコン株式会社 | アルミ材のレーザキーホール溶接構造及びレーザキーホール溶接方法 |
JP6981818B2 (ja) * | 2017-08-31 | 2021-12-17 | 株式会社ナ・デックス | レーザ光合成装置 |
KR20210048096A (ko) * | 2019-10-23 | 2021-05-03 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지 탭 레이저 용접을 위한 밀착 지그 및 용접 방법 |
CN112108760A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-22 | 深圳市汉威激光设备有限公司 | 连续激光器环形光斑amb加蓝光复合出射头 |
JP7308371B1 (ja) | 2022-03-31 | 2023-07-13 | 株式会社アマダ | レーザ加工機及びレーザ加工方法 |
-
2004
- 2004-12-08 JP JP2004354887A patent/JP4408080B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005254328A (ja) | 2005-09-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20060157457A1 (en) | Hybrid laser processing method and hybrid laser torch used in the method | |
JP5361999B2 (ja) | レーザ加工装置およびレーザ加工方法 | |
CN109153096B (zh) | 激光焊接装置及激光焊接方法 | |
US7015417B2 (en) | Workpiece welding process | |
US20080253410A1 (en) | Laser apparatus and manufacturing method of a battery | |
US7319204B2 (en) | Laser welding device and method | |
JP2014073526A (ja) | 光学系及びレーザ加工装置 | |
WO2010113244A1 (ja) | レーザ加工装置 | |
EP2699380A1 (en) | Method for controlling a laser cutting process and laser cutting system implementing the same | |
JP4408080B2 (ja) | ハイブリッドレーザ加工方法とそれに用いるハイブリッドレーザトーチ | |
RU2547987C1 (ru) | Способ лазерной сварки | |
JP5645128B2 (ja) | レーザ狭開先多層盛溶接方法と装置 | |
CN113245706A (zh) | 激光加工方法、激光加工装置及其输出控制装置 | |
JP6393555B2 (ja) | レーザ加工機及びレーザ切断加工方法 | |
JP2010207839A (ja) | レーザ溶接装置、およびレーザ溶接方法 | |
JP6805710B2 (ja) | レーザ溶接装置及びレーザ溶接方法 | |
JP2014079783A (ja) | レーザ・アークハイブリッド溶接方法、ハイブリッド溶接用ヘッド、及びハイブリッド溶接装置 | |
JP4833558B2 (ja) | レーザトーチ | |
JP2007253181A (ja) | レーザ溶接方法 | |
JP2007125576A (ja) | レーザ微細溶接方法及び装置 | |
JP6132296B2 (ja) | レーザ切断方法 | |
JP3905732B2 (ja) | レーザ加工ヘッド、これを用いるレーザ切断装置及びレーザ切断方法 | |
JP2003311456A (ja) | レーザ照射アーク溶接ヘッド | |
JP2005329430A (ja) | レーザ・アーク複合溶接方法 | |
JP2011194442A (ja) | レーザ溶接装置及びレーザ溶接方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071010 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090428 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090512 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090526 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090619 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091006 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20091026 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091105 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4408080 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131120 Year of fee payment: 4 |