JPH07214361A - Laser beam machine - Google Patents
Laser beam machineInfo
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- JPH07214361A JPH07214361A JP6006527A JP652794A JPH07214361A JP H07214361 A JPH07214361 A JP H07214361A JP 6006527 A JP6006527 A JP 6006527A JP 652794 A JP652794 A JP 652794A JP H07214361 A JPH07214361 A JP H07214361A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工機に関し、
特に高品質の溶接加工等の可能なレーザ加工機に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a laser processing machine,
Particularly, the present invention relates to a laser beam machine capable of high-quality welding and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】レーザビームを小スポットに集光し、金
属等の加工対象物に照射することにより、切断、溶接等
の加工を行なうことができる。2. Description of the Related Art By focusing a laser beam on a small spot and irradiating an object to be processed such as metal, processing such as cutting and welding can be performed.
【０００３】単一のレーザビームスポットを加工対象物
上に照射し、加工対象物とレーザビームスポットを相対
的に操作すると、所望形状の加工を行なうことができる
が、加工対象物に過大の局所的加熱が生じ、歪等の悪影
響を招くことがある。When a single laser beam spot is irradiated onto the object to be processed and the object to be processed and the laser beam spot are relatively manipulated, a desired shape can be machined, but an excessive local area on the object to be processed. Heating may occur, which may lead to adverse effects such as distortion.
【０００４】このような現象の対策としては、レーザビ
ームをデフォーカスし、ビーム系を拡大する方法や、ト
レパニングヘッド等によりレーザビームスポットを回転
させつつ操作させる方法が知られている。As measures against such a phenomenon, there are known a method of defocusing a laser beam to expand the beam system, and a method of operating a laser beam spot while rotating it by a trepanning head or the like.
【０００５】しかしながら、レーザ重ね合わせ溶接やレ
ーザ突き合わせ溶接等を実施する場合には、レーザビー
ムによる本溶接の前もしくは後に補助加熱を行なうこと
が望まれる場合がある。このような補助加熱を行なうた
めに、他のレーザを用意し、複数のレーザビームを照射
すれば溶接品質の向上や安定性等が実現できるであろう
が、レーザ加工機の構成は複雑化してしまう。However, when performing laser lap welding or laser butt welding, it may be desired to perform auxiliary heating before or after main welding with a laser beam. In order to perform such auxiliary heating, it is possible to improve welding quality and stability by preparing another laser and irradiating multiple laser beams, but the configuration of the laser processing machine becomes complicated. I will end up.
【０００６】また、熱容量や融点等の異なる異種材料の
突き合わせ溶接等においては、それぞれの材料に適した
エネルギが異なり、高品位の溶接を行なうためには異種
材料にそれぞれ適合したレーザビームエネルギを与える
ことが望まれる。In butt welding of dissimilar materials having different heat capacities and melting points, the energies suitable for the respective materials are different, and in order to perform high quality welding, laser beam energies suitable for the dissimilar materials are applied. Is desired.
【０００７】単一のレーザビームでこのような異種材料
の突き合わせ溶接を実施する場合には、突き合わせ位置
とレーザビームの中心位置を偏心させる技術等が行なわ
れている。この場合は高精度の位置制御が必要とされ
る。When such butt welding of dissimilar materials is carried out with a single laser beam, techniques such as eccentricity of the butt position and the center position of the laser beam are used. In this case, highly accurate position control is required.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】レーザ加工機の構成を
簡単化するためには、１つのレーザビーム源で加工を行
なうことが望まれる。In order to simplify the structure of the laser processing machine, it is desirable to perform processing with one laser beam source.
【０００９】しかしながら、溶接等の主加工と共に補助
加熱が必要な場合や、突き合わせた異種材料に適合する
異なるエネルギ強度のレーザビームが必要な場合には単
一のレーザビームでは対処することが容易でなかった。However, when auxiliary heating is required along with main processing such as welding, or when laser beams of different energy intensities that match different materials that are butted are required, a single laser beam is easy to handle. There wasn't.
【００１０】本発明の目的は、単一のレーザビームを用
い、かつ所望の性質を有する複数のレーザビームスポッ
トを形成することのできるレーザ加工機を提供すること
である。It is an object of the present invention to provide a laser processing machine which can form a plurality of laser beam spots having a desired property by using a single laser beam.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明のレーザ加工機
は、レーザ光を伝送し、出射する光伝送系と、光伝送系
から出射されるレーザビームを可変分割比で分割するビ
ーム分割部と、ビーム分割部から出射される複数のレー
ザビームを異なる位置に集光させる集光レンズ部とを有
する。A laser beam machine according to the present invention comprises an optical transmission system for transmitting and emitting laser light, and a beam splitting unit for splitting a laser beam emitted from the optical transmission system at a variable split ratio. And a condenser lens section for condensing a plurality of laser beams emitted from the beam splitting section at different positions.
【００１２】[0012]
【作用】可変分割比でレーザビームを分割することので
きるビーム分割部を用いることにより、所望のエネルギ
強度比を有する複数のレーザビームを得ることができ
る。これら複数のレーザビームを用いることにより、主
加熱と補助加熱やレーザエネルギ強度の異なる複数のレ
ーザビームによる加熱加工を行なうことができる。A plurality of laser beams having a desired energy intensity ratio can be obtained by using a beam splitter which can split a laser beam with a variable split ratio. By using these plural laser beams, it is possible to perform main heating, auxiliary heating, and heating processing with plural laser beams having different laser energy intensities.
【００１３】[0013]
【実施例】図１は、本発明の一実施例によるレーザ溶接
機の構成を概略的に示す。レーザ発振機から発射された
レーザビームは、ファイバ中を転送され、ファイバ先端
１から図中下方に出射する。1 is a schematic diagram showing the construction of a laser welding machine according to an embodiment of the present invention. The laser beam emitted from the laser oscillator is transferred through the fiber and emitted from the fiber tip 1 downward in the figure.
【００１４】ファイバ先端１から発散して出射されたレ
ーザ光は、コリメートレンズ２によってコリメートさ
れ、平行光束となる。この平行光束は、直進して屋根形
プリズム３に入射する。屋根形プリズム３は、図中上側
に左右に傾いた対称的入射面を有する。The laser light diverged and emitted from the fiber tip 1 is collimated by the collimator lens 2 and becomes a parallel light flux. This parallel light flux goes straight and enters the roof prism 3. The roof prism 3 has a symmetrical incident surface that is inclined to the left and right on the upper side in the figure.
【００１５】屋根形プリズム３は、図中左半分に入射し
たレーザビームは右下方に偏向し、右半分に入射したレ
ーザビームは左下方に偏向する。このように、屋根形プ
リズム３は、入射するレーザビームを２つのビームに分
割する役割を果たす。In the roof-shaped prism 3, the laser beam incident on the left half in the figure is deflected to the lower right, and the laser beam incident on the right half is deflected to the lower left. In this way, the roof-shaped prism 3 serves to split the incident laser beam into two beams.
【００１６】プリズム３で分割された２本のレーザビー
ムは、集光レンズ４によって集光され、異なる点にスポ
ット状に集光される。集光点の位置は、プリズム３の与
える偏向（屈折）角度、プリズム３と集光レンズ４との
間の距離、集光レンズ４の集光距離等によって定まる。The two laser beams divided by the prism 3 are condensed by the condenser lens 4 and are condensed in spots at different points. The position of the condensing point is determined by the deflection (refraction) angle provided by the prism 3, the distance between the prism 3 and the condensing lens 4, the condensing distance of the condensing lens 4, and the like.
【００１７】なお、屋根形プリズム３はプリズムセル６
に保持され、集光レンズ４は集光レンズセル７に保持さ
れる。プリズムセル６下端と集光レンズセル７上端には
相係合するねじが切られており、集光レンズセル７をプ
リズムセル６にねじ込むことにより、両者は一体化され
る。The roof prism 3 is a prism cell 6
The condenser lens 4 is held by the condenser lens cell 7. The lower end of the prism cell 6 and the upper end of the condenser lens cell 7 are threaded so as to engage with each other, and by screwing the condenser lens cell 7 into the prism cell 6, the both are integrated.
【００１８】コリメートレンズ２はコリメートレンズケ
ース５に保持される。ファイバ先端１を保持するファイ
バケースは、その下端に形成されたねじ部がコリメート
レンズケース５上端に形成されたねじ部にねじ込まれて
固定される。The collimator lens 2 is held by the collimator lens case 5. The fiber case holding the fiber tip 1 is fixed by screwing the threaded portion formed on the lower end thereof into the threaded portion formed on the upper end of the collimating lens case 5.
【００１９】また、コリメートレンズケース５下端には
ベアリング８が設けられており、ベアリング８の反対側
にはプーリ１１が結合されている。プーリ１１の下端に
はねじ部が形成され、プリズムセル上端に形成されたね
じ部とねじ込み係合される。A bearing 8 is provided at the lower end of the collimating lens case 5, and a pulley 11 is connected to the opposite side of the bearing 8. A threaded portion is formed at the lower end of the pulley 11 and is screwed into and engaged with the threaded portion formed at the upper end of the prism cell.
【００２０】すなわち、プリズムセル６および集光レン
ズ７は一体化され、ベアリング８によって回転自在に保
持されている。ファイバ先端１、コリメートレンズ２、
集光レンズ４は同軸上に配置されている。That is, the prism cell 6 and the condenser lens 7 are integrated and are rotatably held by the bearing 8. Fiber tip 1, collimating lens 2,
The condenser lens 4 is arranged coaxially.
【００２１】図中、左方には、コリメートレンズケース
５が固定さている固定構造物が配置され、その内部にス
テッピングモータ９が設置されている。モータ９の回転
軸は、図中下方に延び、プーリ１０と結合している。プ
ーリ１０とプーリ１１は、高さ方向が一致して配置さ
れ、その周囲にベルト１２が結合されている。In the figure, a fixed structure to which the collimator lens case 5 is fixed is arranged on the left side, and a stepping motor 9 is installed therein. The rotation shaft of the motor 9 extends downward in the drawing and is connected to the pulley 10. The pulley 10 and the pulley 11 are arranged so that the height directions thereof coincide with each other, and a belt 12 is coupled around them.
【００２２】プーリ１０の径は、プーリ１１の径よりも
小さく、モータ９の回転にしたがってベルト１２を駆動
し、減速した回転をプーリ１１に与える。プーリ１１が
ベアリング８にガイドされて回転されると、プーリ１１
に結合したプリズムセル６および集光レンズセル７が回
転し、プリズム３および集光レンズ４が回転する。The diameter of the pulley 10 is smaller than the diameter of the pulley 11, and the belt 12 is driven in accordance with the rotation of the motor 9 to give the pulley 11 decelerated rotation. When the pulley 11 is rotated by being guided by the bearing 8, the pulley 11 is rotated.
The prism cell 6 and the condenser lens cell 7 which are coupled to the lens are rotated, and the prism 3 and the condenser lens 4 are rotated.
【００２３】ステッピングモータ９にはエンコーダが設
けられており、所定数のパルスを与えることにより、ス
テッピングモータ９を所定角度回転させることができ
る。ステッピングモータ９の回転は、小プーリ１０およ
び大プーリ１１を介して減速され、プリズム３および集
光レンズ４を所定角度回転させる。The stepping motor 9 is provided with an encoder, and the stepping motor 9 can be rotated by a predetermined angle by giving a predetermined number of pulses. The rotation of the stepping motor 9 is decelerated via the small pulley 10 and the large pulley 11 to rotate the prism 3 and the condenser lens 4 by a predetermined angle.
【００２４】なお、ベルト駆動の代りにギア駆動、摩擦
駆動等の他の駆動方式を採用することもできる。なお、
プリズム３は後に詳述するように、図中左右方向に可動
であり、その位置を変更することにより、入射レーザビ
ームの分割比を変更することができる。Instead of the belt drive, another drive system such as gear drive or friction drive may be adopted. In addition,
As will be described later in detail, the prism 3 is movable in the left-right direction in the drawing, and the division ratio of the incident laser beam can be changed by changing its position.
【００２５】図２は、以上説明したレーザ加工機から光
学系を抽出し、屋根形プリズム３の稜が光軸上に配置さ
れている状態を示す。ファイバ先端１は、ファイバのコ
アに相当し、その端部からレーザビームを発散して出射
する。ファイバ先端１の径は、たとえば約１ｍｍであ
る。FIG. 2 shows a state in which an optical system is extracted from the laser processing machine described above and the ridges of the roof prism 3 are arranged on the optical axis. The fiber tip 1 corresponds to the core of the fiber, and diverges and emits a laser beam from the end thereof. The diameter of the fiber tip 1 is, for example, about 1 mm.
【００２６】ファイバ先端１から発散するレーザビーム
を受けるコリメートレンズ２は、発散するレーザビーム
を平行光束に変換する。コリメートレンズ２の焦点ｆ１
は、ほぼコリメートレンズ２とファイバ先端１との間の
距離に相当する。The collimating lens 2 which receives the laser beam diverging from the fiber tip 1 converts the diverging laser beam into a parallel light beam. Focus f1 of collimating lens 2
Corresponds to the distance between the collimating lens 2 and the fiber tip 1.
【００２７】屋根形プリズム３の２つの入射面は、入射
するレーザビームを２分割し、レーザ平行光束に対して
角度θ傾いた対称的な面法線を有する。プリズム３の出
射面は平面であり、プリズム３から出射するレーザビー
ムは、元の方向からδ傾いた偏向角度を有する。プリズ
ム３から出射した平行レーザビームは、集光レンズ４に
入射し、集光されて２つのスポットに集まる。The two incident surfaces of the roof-shaped prism 3 divide the incident laser beam into two and have symmetrical surface normals inclined by an angle θ with respect to the parallel laser beam. The emission surface of the prism 3 is a plane, and the laser beam emitted from the prism 3 has a deflection angle that is inclined by δ from the original direction. The parallel laser beam emitted from the prism 3 enters the condenser lens 4, is condensed, and is collected in two spots.
【００２８】プリズム３の屈折率をｎ、角度θは小さ
く、集光レンズ４の焦点距離をｆ２とすると、集光スポ
ット径φＤおよび集光スポット間の間隔ｄは、 φＤ＝１ｍｍφ×（ｆ２／ｆ１） ｄ＝２×ｆ２×ｔａｎδ となる。ただし、δ（＜または≒）（ｎ−１）θであ
る。Assuming that the refractive index of the prism 3 is n, the angle θ is small, and the focal length of the condenser lens 4 is f2, the condensed spot diameter φD and the distance d between the condensed spots are φD = 1 mmφ × (f2 / f1) d = 2 × f2 × tan δ. However, δ (<or ≈) (n-1) θ.
【００２９】すなわち、ファイバ径に対する集光スポッ
ト径はレンズ２、４の焦点距離の比によって定まり、集
光スポット間の距離ｄは、プリズム３による偏向角度お
よび集光レンズ４の焦点距離によって定まる。That is, the diameter of the focused spot with respect to the fiber diameter is determined by the ratio of the focal lengths of the lenses 2 and 4, and the distance d between the focused spots is determined by the deflection angle of the prism 3 and the focal length of the focusing lens 4.
【００３０】図１の構成において、プリズム３は、図中
左右方向に位置を変更することができる。さらに、プリ
ズムセル６および集光レンズセル７はねじ込み式であ
り、プーリ１１から取り外すことができる。所望の特性
を有するプリズムおよび集光レンズを組合せ、プーリ１
１にねじ込むことにより、ビームの分割特性および集光
特性を変更することができる。別の見方をすると、プリ
ズムセル６またはプリズムセル複数の組が可変分割比の
ビーム分割部を構成する。In the structure shown in FIG. 1, the prism 3 can change its position in the left-right direction in the drawing. Further, the prism cell 6 and the condenser lens cell 7 are screw-type and can be removed from the pulley 11. A pulley 1 combining a prism and a condenser lens having desired characteristics,
By screwing into 1, it is possible to change the beam splitting characteristic and the focusing characteristic. From another point of view, the prism cell 6 or a set of a plurality of prism cells constitutes a beam splitting portion having a variable splitting ratio.
【００３１】図３は、プリズムセル６内のプリズム３の
機能を説明するための図である。図３（Ａ）はプリズム
セルの概略上面図を示し、図３（Ｃ）はプリズムの位置
の変更に伴う光学的特性の変更を示す。FIG. 3 is a diagram for explaining the function of the prism 3 in the prism cell 6. FIG. 3 (A) shows a schematic top view of the prism cell, and FIG. 3 (C) shows the change of the optical characteristics due to the change of the position of the prism.
【００３２】図３（Ａ）に示すように、プリズム３はプ
リズムホルダ１３に保持され、プリズムセル６内に調整
ねじ１９を介して支持される。調整ねじ１９は、左右が
押しねじ−引きねじの関係にあり、上下の２組でプリズ
ムホルダ１３を水平に保持する。調整ねじ１９を調整す
ることにより、プリズムセル６内でプリズム３の位置は
左右に調整することができる。As shown in FIG. 3A, the prism 3 is held by the prism holder 13 and is supported in the prism cell 6 through the adjusting screw 19. The left and right of the adjusting screw 19 have a push screw-pull screw relationship, and the upper and lower two sets hold the prism holder 13 horizontally. By adjusting the adjusting screw 19, the position of the prism 3 in the prism cell 6 can be adjusted left and right.
【００３３】図３（Ｂ）は、プリズムに入射するコリメ
ートされたレーザビームＬとプリズム３の関係を示す。
実線で示されるプリズム３ａは、その稜Ｔａがレーザビ
ームＬの中心Ｌ３と一致し、レーザビームＬを均等に２
つのビームに分割する。FIG. 3 (B) shows the relationship between the collimated laser beam L incident on the prism and the prism 3.
The ridge Ta of the prism 3a shown by the solid line coincides with the center L3 of the laser beam L, and the laser beam L is evenly divided into two.
Split into two beams.
【００３４】屋根形プリズム３ａの左側斜面に入射した
レーザビームは、屋根形プリズムで屈折され、レーザビ
ームＢｂとなり、屋根形プリズム３ａの右側斜面に入射
したレーザビームは、屋根形プリズム３ａで屈折され、
レーザビームＢａとなる。The laser beam incident on the left slope of the roof prism 3a is refracted by the roof prism to become a laser beam Bb, and the laser beam incident on the right slope of the roof prism 3a is refracted by the roof prism 3a. ,
It becomes the laser beam Ba.
【００３５】このように、屋根形プリズム３ａの稜Ｔａ
がレーザビームＬの中心と一致する場合には、２つの等
しいエネルギ強度を有するレーザビームＢａおよびＢｂ
が得られる。Thus, the ridge Ta of the roof-shaped prism 3a is
Coincide with the center of the laser beam L, the two laser beams Ba and Bb having equal energy intensities.
Is obtained.
【００３６】次に、屋根形プリズムを右側に移動させ、
その稜ＴｂがレーザビームＬ中の右側に位置する光線Ｌ
４に一致したとする。この状態では、屋根形プリズム３
ｂの左側斜面に入射するビーム面積が広く、右側斜面に
入射するビーム面積は狭い。Next, the roof prism is moved to the right,
A ray L whose ridge Tb is located on the right side of the laser beam L
It is assumed that 4 matches. In this state, the roof prism 3
The beam area incident on the left slope of b is wide, and the beam area incident on the right slope is narrow.
【００３７】屋根形プリズム３ｂの左側斜面に入射する
レーザビームは、屋根形プリズム３ｂで屈折され、レー
ザビームＢｙを形成し、屋根形プリズム３ｂの右側斜面
に入射したレーザビームは、屋根形プリズム３ｂで屈折
し、Ｂｘを形成する。左右両斜面に入射するレーザビー
ムの面積の比により、形成されるレーザビームＢｘおよ
びＢｙのビーム強度が変化する。The laser beam incident on the left slope of the roof prism 3b is refracted by the roof prism 3b to form a laser beam By, and the laser beam incident on the right slope of the roof prism 3b is the roof prism 3b. Refraction at and forms Bx. The beam intensity of the formed laser beams Bx and By changes depending on the ratio of the areas of the laser beams incident on the left and right slopes.
【００３８】なお、屋根形プリズムは斜面の角度が一定
でその底面は水平に保たれているため、出射するビーム
強度比を変更してもその進行方向の角度は変わらない。
ステッピングモータ９を駆動し、ベアリング８を回転さ
せることにより、レーザビームの分割方向は任意に設定
することができる。Since the roof prism has a constant slope angle and its bottom surface is kept horizontal, the angle of the traveling direction does not change even if the intensity ratio of the emitted beams is changed.
By driving the stepping motor 9 and rotating the bearing 8, the dividing direction of the laser beam can be set arbitrarily.
【００３９】図４は、図１に示すレーザ溶接機を用い、
突き合わせ溶接を行なう場合の操作を概略的に示す。加
工対象物１３と１４が突き合わせて配置されている。こ
こで、屋根形プリズムの稜は、入射するレーザビームの
中心から偏心され、大強度のレーザビームスポットＢｙ
および小強度のレーザビームスポットＢｘを形成してい
るとする。また、加工対象物１３と１４はその相対位置
を変えず、レーザビームスポットＢｘ、Ｂｙに対し、相
対的に移動するものとする。FIG. 4 uses the laser welding machine shown in FIG.
The operation when performing butt welding is schematically shown. The objects to be processed 13 and 14 are arranged to face each other. Here, the ridge of the roof-shaped prism is decentered from the center of the incident laser beam, and the high intensity laser beam spot By
And a laser beam spot Bx of low intensity is formed. Further, the processing objects 13 and 14 are assumed to move relative to the laser beam spots Bx and By without changing their relative positions.
【００４０】なお、強度の大小を表すため、スポット径
が異なるかのように図示しているが、実際上は平行光束
を集光するため、スポット径はほぼ同一である。図４
（Ａ）は溶接前に補助加熱を行なう場合の操作を示す。
大強度のレーザビームスポットＢｙの前に小さなレーザ
ビームスポットＢｘが配置され、共に加工対象物１３、
１４の突き合わせ位置に沿って相対的に右方に移動され
る。In order to show the magnitude of the intensity, it is illustrated as if the spot diameters are different. However, since the parallel light flux is actually condensed, the spot diameters are almost the same. Figure 4
(A) shows an operation when auxiliary heating is performed before welding.
A small laser beam spot Bx is arranged in front of the high-intensity laser beam spot By.
It is moved relatively to the right along the abutting position of 14.
【００４１】加工対象物１３、１４の突き合わせ面にお
いては、まず小強度のレーザビームスポットＢｘにより
補助加熱され、予備加熱された状態に大強度のレーザビ
ームスポットＢｙが照射する。このように、予熱を行な
った加工対象物に主レーザビームを照射して溶接を行な
うことにより、高品位の溶接を行なうことができる。On the abutting surfaces of the objects 13 and 14 to be machined, first, the laser beam spot Bx having a small intensity is auxiliary heated, and the preheated state is irradiated with the laser beam spot By having a large intensity. Thus, by irradiating the preheated workpiece with the main laser beam to perform welding, high-quality welding can be performed.
【００４２】図４（Ｂ）は、主レーザビームスポットＢ
ｙの後ろに補助レーザビームスポットＢｘが配置される
構成を示す。溶接後、急激に加工対象物を冷却すると、
歪等によりヒビ等の悪影響を与える場合に適した配置で
ある。FIG. 4B shows the main laser beam spot B.
The configuration in which the auxiliary laser beam spot Bx is arranged behind y is shown. After welding, if the workpiece is cooled rapidly,
This arrangement is suitable when a crack or the like is adversely affected by distortion or the like.
【００４３】主レーザビームスポットＢｙは加工対象物
１３、１４の突き合わせ位置に沿って図中右側に移動す
る。主レーザビームＢｙの後方に補助レーザビームＢｘ
が配置され、所定間隔を保ったまま主レーザビームと同
一の軌跡をたどる。The main laser beam spot By moves to the right side in the figure along the abutting position of the processing objects 13 and 14. The auxiliary laser beam Bx is provided behind the main laser beam By.
Are arranged and follow the same trajectory as the main laser beam while maintaining a predetermined interval.
【００４４】主レーザビームＢｙに照射され、溶接が行
なわれた加工箇所は、主レーザビームＢｙが離れるにし
たがって冷却を開始するが、補助レーザビームＢｘが次
に照射するため、急激な冷却が防止され、ゆるやかな温
度低下を示す。このように、急冷が防止されることによ
り、高品位の溶接を実現することができる。The processed portion irradiated with the main laser beam By and welded starts cooling as the main laser beam By moves away, but rapid cooling is prevented because the auxiliary laser beam By is irradiated next. And shows a gradual decrease in temperature. By thus preventing the rapid cooling, it is possible to realize high-quality welding.
【００４５】図４（Ｃ）は、熱容量や融点の異なる異種
材料の突き合わせ溶接を示す。加工対象物１３は、加工
対象物１４と比較して熱容量が高く、かつ融点が高いも
のとする。したがって、加工対象物１３を溶融するため
には大きなエネルギ強度が必要である。FIG. 4C shows butt welding of different materials having different heat capacities and melting points. The workpiece 13 has a higher heat capacity and a higher melting point than the workpiece 14. Therefore, a large energy intensity is required to melt the workpiece 13.
【００４６】加工対象物１３、１４を溶融するために必
要とされるエネルギ強度に対応して、レーザビームスポ
ットＢｙとＢｘのエネルギ強度比が選択される。これら
エネルギ強度の異なる２つのレーザビームスポットを、
加工対象物１３、１４の突き合わせ位置の両側に配置
し、突き合わせ位置に沿って移動させることにより、異
なる特性を有する加工対象物１３、１４をそれぞれ最適
の状態で溶融させ、溶接を行なうことができる。The energy intensity ratio of the laser beam spots By and Bx is selected according to the energy intensity required to melt the workpieces 13 and 14. These two laser beam spots with different energy intensities are
By arranging the workpieces 13 and 14 on both sides of the abutting position and moving the workpieces 13 along the abutting position, the workpieces 13 and 14 having different characteristics can be melted in optimal states to perform welding. .
【００４７】なお、上述の直径１ｍｍのファイバ出射端
を有し、集光スポット径６００μｍφ、集光スポット径
間隔１ｍｍとなるレンズ−プリズム系を用い、厚さ０．
８ｍｍのステンレス鋼板の重ね合わせ溶接および突き合
わせ溶接を行なった。レーザ光源としては４００ＷのＹ
ＡＧレーザを用い、エネルギ強度比が５Ｊ：１５Ｊ＝
１：３になるようにビーム分割を行なった。The above-mentioned lens-prism system having a fiber emission end having a diameter of 1 mm, a condensed spot diameter of 600 μmφ and a condensed spot diameter interval of 1 mm was used, and a thickness of 0.
Overlap welding and butt welding of 8 mm stainless steel plates were performed. 400W Y as a laser light source
Using an AG laser, the energy intensity ratio is 5J: 15J =
Beam division was performed so as to be 1: 3.
【００４８】低強度のレーザビームスポットを予備加熱
に用い、高強度のレーザビームを溶接加工に用いた。な
お、加工速度は１００ｍｍ／ｍｉｎとした。この予備加
熱レーザビーム溶接により、ステンレス鋼板を良好に溶
接することができた。１本のレーザビームのスポットを
デフォーカスして広げ、溶接加工した場合と比べると、
溶接ビードの外観等において本実施例による溶接がより
良好な結果を与えた。A low intensity laser beam spot was used for preheating and a high intensity laser beam was used for welding. The processing speed was 100 mm / min. By this preheating laser beam welding, the stainless steel plate was successfully welded. Compared to the case where welding is performed by defocusing and expanding the spot of one laser beam,
The welding according to this example gave better results in terms of the appearance of the weld beads.
【００４９】なお、屋根形プリズムの代りに台形プリズ
ムを用いてビームを３分割することもできる。３分割ビ
ームによって、たとえば予備加熱、溶接、徐冷補助加熱
を行なうことができる。The beam can be divided into three parts by using a trapezoidal prism instead of the roof prism. With the three-part beam, for example, preheating, welding, and slow cooling auxiliary heating can be performed.
【００５０】図５は、本発明の他の実施例によるガスア
シスト・レーザ加工機の構成を部分的に示す。本実施例
においては、レーザビーム出射部分において、プリズム
３および集光レンズ４を保持するプリズムセル６および
集光レンズセル７の周囲を、アシストガス取入口１５を
有するハウジング１６が取り囲んでいる。FIG. 5 partially shows the structure of a gas assisted laser beam machine according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the housing 16 having the assist gas inlet 15 surrounds the prism cell 6 and the condenser lens cell 7 that hold the prism 3 and the condenser lens 4 in the laser beam emitting portion.
【００５１】アシストガス取入口１５から導入されたア
シストガスは、ハウジング１６によって案内され、下部
噴出口１７から下方に噴出する。下部噴出口１７の開口
部分は、図中上部に示したプリズム３、集光レンズ４を
介して集光されるレーザビームと接触しないように設計
される。アシストガスとしては、切断用には酸素等、溶
媒用には不活性ガス等が用いられる。The assist gas introduced from the assist gas intake port 15 is guided by the housing 16 and jets downward from the lower jet port 17. The opening portion of the lower ejection port 17 is designed so as not to come into contact with the laser beam focused through the prism 3 and the condenser lens 4 shown in the upper part of the figure. As the assist gas, oxygen or the like is used for cutting, and an inert gas or the like is used for the solvent.
【００５２】なお、屋根形プリズム、台形プリズムを用
い、レーザビームを直線上で２分割、３分割する場合を
説明したが、他の分割様式を用いてもよい。たとえば、
三角錐等、多角錐状のプリズムを用い、３本以上のビー
ムを得てもよい。プリズムの代わりに屋根形ミラーやコ
ーナキューブミラー等を用いてビーム分割を行なっても
よい。Although the case where the roof prism and the trapezoid prism are used and the laser beam is divided into two on a straight line has been described, other division methods may be used. For example,
Three or more beams may be obtained by using a polygonal pyramid prism such as a triangular pyramid. Beam splitting may be performed by using a roof mirror or a corner cube mirror instead of the prism.
【００５３】なお、レーザ加工により溶接を行なう場合
を説明したが、同様の構成を用い、レーザ切断を行なう
ことも可能である。このような場合においても、レーザ
ビームを分割し、複数の点に照射することにより、加熱
点が分散し、加工対象物に与える熱歪み等を減少するこ
とが可能と考えられる。Although the case where welding is performed by laser processing has been described, it is also possible to perform laser cutting using the same configuration. Even in such a case, it is considered that by dividing the laser beam and irradiating it to a plurality of points, the heating points are dispersed and the thermal strain or the like given to the object to be processed can be reduced.
【００５４】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example,
It will be apparent to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations and the like can be made.
【００５５】[0055]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２本以上に分岐したレーザビームを同時に用いてレーザ
加工を行なうことにより、従来のレーザ加工よりも高品
位のレーザ加工を行なうことが可能となる。As described above, according to the present invention,
By performing laser processing by simultaneously using two or more branched laser beams, it becomes possible to perform higher-quality laser processing than conventional laser processing.
【図１】本発明の実施例によるレーザ溶接機の構成を概
略的に示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a configuration of a laser welding machine according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１のレーザ溶接機における光学系を抽出して
示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view showing an optical system extracted from the laser welding machine shown in FIG.
【図３】プリズムセル６の構成および機能を説明するた
めの平面図および概略図である。3A and 3B are a plan view and a schematic view for explaining the configuration and function of a prism cell 6.
【図４】図１のレーザ溶接機を用い、突き合わせ溶接を
行なう場合の手順を説明するための概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining a procedure when butt welding is performed using the laser welding machine of FIG.
【図５】本発明の他の実施例によるガスアシストレーザ
加工機の構成を示す概略部分断面図である。FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view showing the configuration of a gas assisted laser beam machine according to another embodiment of the present invention.
１ ファイバ先端 ２ コリメートレンズ ３ プリズム ４ 集光レンズ ５ コリメートレンズケース ６ プリズムセル ７ 集光レンズセル ８ ベアリング ９ ステッピングモータ １０、１１ プーリ １２ ベルト １３、１４ 加工対象物 １５ アシストガス取入口 １６ ハウジング １７ 下部噴出口 Ｌ、Ｂ レーザビーム 1 Fiber Tip 2 Collimating Lens 3 Prism 4 Condensing Lens 5 Collimating Lens Case 6 Prism Cell 7 Condensing Lens Cell 8 Bearing 9 Stepping Motor 10, 11 Pulley 12 Belt 13, 14 Workpiece 15 Assist Gas Inlet 16 Housing 17 Lower part Jet L, B laser beam
Claims (3)
と、 光伝送系から出射されるレーザビームを可変分割比で分
割するビーム分割部と、 ビーム分割部から出射される複数のレーザビームを異な
る位置に集光させる集光レンズ部とを有するレーザ加工
機。1. An optical transmission system for transmitting and emitting laser light, a beam splitting unit for splitting a laser beam emitted from the optical transmission system at a variable split ratio, and a plurality of laser beams emitted from the beam splitting unit. Laser processing machine having a condensing lens unit for condensing light at different positions.
ーザビームを異なる方向に出射する請求項１記載のレー
ザ加工機。2. The laser beam machine according to claim 1, wherein the beam splitting unit emits a plurality of split laser beams in different directions.
ンズ部とを同時に回転させる回転駆動機構とを含む請求
項１ないし２記載のレーザ加工機。3. The laser processing machine according to claim 1, further comprising a rotary drive mechanism that simultaneously rotates the beam splitting unit and the condenser lens unit.
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7057132B2 (en) * | 2000-12-27 | 2006-06-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for laser welding a workpiece |
| US7482554B2 (en) * | 2005-01-05 | 2009-01-27 | Disco Corporation | Laser beam processing machine |
| JP2006317831A (en) * | 2005-05-16 | 2006-11-24 | Nippon Soken Inc | Optical device for multipoint division |
| JP2011224655A (en) * | 2010-03-30 | 2011-11-10 | Jfe Steel Corp | Method for manufacturing laser welded steel pipe |
| WO2012147213A1 (en) | 2011-04-28 | 2012-11-01 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Method for producing laser welded steel pipe |
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| JP2015199111A (en) * | 2014-04-10 | 2015-11-12 | 新日鐵住金株式会社 | Manufacturing method of welded structure |
| JP2019005802A (en) * | 2017-06-28 | 2019-01-17 | 株式会社アマダミヤチ | Laser processing method, laser processing device and laser emission unit |
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