JPS58122195A - レ−ザ加工方法 - Google Patents
レ−ザ加工方法Info
- Publication number
- JPS58122195A JPS58122195A JP57002278A JP227882A JPS58122195A JP S58122195 A JPS58122195 A JP S58122195A JP 57002278 A JP57002278 A JP 57002278A JP 227882 A JP227882 A JP 227882A JP S58122195 A JPS58122195 A JP S58122195A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- spot
- lens
- slender
- condensing lens
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/22—Spot welding
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (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】
尭＠Ｏ技術分野
この発明は固体レーザ発振器から放出されるレーザ光に
よる溶接、切断等の加工方法に関する。
よる溶接、切断等の加工方法に関する。
発１ｌｉ（Ｄ技術的背景
一般に固体レーザ発振器から放出されたレーザ光の拡が
り角はレーザ′発振開始時から定常状態の発振時までに
大幅に変化する。したがりて、このような時間における
レーザ光を集光レンズで集光スポットに形成し、例えば
シームＳ＊加工すると溶接ビード幅が徐々番ζ拡がるこ
とはもちろん、湊は込み深さも変化してしまうことにな
り、電子部品等の気密溶接用途など薯どは欠点となって
いた。
り角はレーザ′発振開始時から定常状態の発振時までに
大幅に変化する。したがりて、このような時間における
レーザ光を集光レンズで集光スポットに形成し、例えば
シームＳ＊加工すると溶接ビード幅が徐々番ζ拡がるこ
とはもちろん、湊は込み深さも変化してしまうことにな
り、電子部品等の気密溶接用途など薯どは欠点となって
いた。
このため、従来では、レーザ出力が安定するまでは無駄
な発振を行い、その間は溶接しないでいた。
な発振を行い、その間は溶接しないでいた。
背景技術の問題点
小製電子部品の容器の気密Ｓ接では、溶接所豐時間は約
１秒で゛あり、溶接を行うまでの安定する待ち時間は０
．５〜１抄揚度要する。したがって、容器を連続的に送
って自動溶接する場合には、待ち時間が上記のように比
較的短時間でも明らかに非能率になっていた。
１秒で゛あり、溶接を行うまでの安定する待ち時間は０
．５〜１抄揚度要する。したがって、容器を連続的に送
って自動溶接する場合には、待ち時間が上記のように比
較的短時間でも明らかに非能率になっていた。
発明の目的
この発明は上記従来の欠点を解消するためになされたも
ので、レーザ発ＩＮ始から溶接開始までの待ち時間を零
にし加工の能率を大幅に向上させたものである。
ので、レーザ発ＩＮ始から溶接開始までの待ち時間を零
にし加工の能率を大幅に向上させたものである。
発明の概要
レーザ光を収れんする細長スポットにするとともにその
長径方向を加工走査線上に向けて照射するようにし、レ
ーザ光の拡がり角が大きく変化しても＊＊ビード幅と、
なる細長スポットの短径方向への実質的な影響を少なく
して均一な溶接幅、溶は込み深さで溶接加工が行えるよ
うにしたものである。
長径方向を加工走査線上に向けて照射するようにし、レ
ーザ光の拡がり角が大きく変化しても＊＊ビード幅と、
なる細長スポットの短径方向への実質的な影響を少なく
して均一な溶接幅、溶は込み深さで溶接加工が行えるよ
うにしたものである。
発明の実施例
′ｊｌＩ１図は加工走査縁が円形の場合におけるもので
、ＹＡＧ口、ドなどの励起物質（Ｋ）を内蔵した固体レ
ーザ尭振器（１）から放出されたレーザ光（２）は発振
開始時には励起物質（Ｋ）が熱的に歪んでなく均一性を
有しているので、指向性のよいレーザ光（２つが放出さ
れるが、繰り返しレーザパルス励起によって励起物質（
Ｋ）に光ポンピングパワを与えていると、励起物質（Ｋ
）は熱的作用により凸レンズ作用をおこし広がり角の増
大するレーザ（２“）になって放出するようになる。こ
のようなレーザ光を加工物上に照射するのにやぎのよう
な構成をとる。励起物質（Ｋ）から十分離れた距離（ａ
）の位置にレーザ光（ｚ）、（２つ 発散用の焦点距離
ｆｌ の凹レンズ（３）と、焦点距離ｆ２の凸レンズ
（４）を（ｆｚ −ｆｌ） だけ離して同軸に設置し
、上記凹レンズ（３）とレンズ（４）の構成によるビー
ム拡大器でレーザ光（２′）、（２つの光束を（ｆ２／
ｆｌ）倍に拡大した平行光にする。上記のレンズ構成を
経た拡大ビーム優）を反射鏡（６）で直角方向に偏向し
て加工物（ηに集束スポットを形成するための集光レン
ズ（８）＃ζ導入させる。ここで集光レンズ（８）は拡
大ビーム（５）の中心軸にＲ１／２だけずらされて保持
筒（９）内に保持されている。この保持筒（９）は駆動
制御装置ＱＩＪこより所定位置で回転されるようになり
ている。また、集光レンズ（８）は第２図に示される゛
ように上記のよう〈傷心しているとともに、上記回転に
際して描く直径Ｒの円軌跡の局方向がわのみ角度θだけ
傾けられている。加工物αυはＸＹテーブルα２におい
て集光レンズ（８）の上記角ｆＬａが零のとき、すなわ
ち傾けないときにおいて、レーザ励起物質（Ｋ）の出力
側断面像を凹レンズ（３）、凸レンズ（４）、反射鏡（
６）および集光レンズ（８）によって結像する位置に載
置するものとする・ 上記の構成で＊＊加工について以下述べる。レーザ発振
！！ ＋１１から放出されレーザ光（２′）よりレーザ
光（２“）へと拡がり角度の変化するレーザ光（りは凹
レンズ（３）以下の各光学系を経て加工面に縮小結像さ
れる。この結像作用において、集光レンズ（８）はレン
ズの偏心回転の周方向がわへ傾いて回転しているので、
加工面に照射されるレーザスポ、トは次のように形成さ
れる。すなわち、半径方向については凹レンズ（３）、
凸レンズ（４）、集光レンズ田）の焦点距離と相互の配
置関係による幾何光学的で決まる励起物質ＫＯ出力側断
面儂寸法（ｄｌ）と、また、周方向は集光レンズ（樽の
傾き−に比例的にｇ長する寸＊（ｄｚ） とをもつ−
長スポット（Ｄ）になる。したがって駆動制御装置［１
の操作で加工面には第３図に示すような細長スポｙ ）
ＣＤ）がその長軸（ｄｚ）を加工走査ｍ ＜ｔ）に向
けられかつ重畳されるとともに互いに重り合う直ＩＩ
（Ｒ）の円形軌跡の照射がなされ、・溶接加工が行われ
る。なお駆動制御装置ＱＧの制御に加えてＸＹテーブル
働を適宜操作することにより、例えば第４図のように直
線部分をもつループ状の溶接加工等任意の加工が行える
ことはいうまでもない。
、ＹＡＧ口、ドなどの励起物質（Ｋ）を内蔵した固体レ
ーザ尭振器（１）から放出されたレーザ光（２）は発振
開始時には励起物質（Ｋ）が熱的に歪んでなく均一性を
有しているので、指向性のよいレーザ光（２つが放出さ
れるが、繰り返しレーザパルス励起によって励起物質（
Ｋ）に光ポンピングパワを与えていると、励起物質（Ｋ
）は熱的作用により凸レンズ作用をおこし広がり角の増
大するレーザ（２“）になって放出するようになる。こ
のようなレーザ光を加工物上に照射するのにやぎのよう
な構成をとる。励起物質（Ｋ）から十分離れた距離（ａ
）の位置にレーザ光（ｚ）、（２つ 発散用の焦点距離
ｆｌ の凹レンズ（３）と、焦点距離ｆ２の凸レンズ
（４）を（ｆｚ −ｆｌ） だけ離して同軸に設置し
、上記凹レンズ（３）とレンズ（４）の構成によるビー
ム拡大器でレーザ光（２′）、（２つの光束を（ｆ２／
ｆｌ）倍に拡大した平行光にする。上記のレンズ構成を
経た拡大ビーム優）を反射鏡（６）で直角方向に偏向し
て加工物（ηに集束スポットを形成するための集光レン
ズ（８）＃ζ導入させる。ここで集光レンズ（８）は拡
大ビーム（５）の中心軸にＲ１／２だけずらされて保持
筒（９）内に保持されている。この保持筒（９）は駆動
制御装置ＱＩＪこより所定位置で回転されるようになり
ている。また、集光レンズ（８）は第２図に示される゛
ように上記のよう〈傷心しているとともに、上記回転に
際して描く直径Ｒの円軌跡の局方向がわのみ角度θだけ
傾けられている。加工物αυはＸＹテーブルα２におい
て集光レンズ（８）の上記角ｆＬａが零のとき、すなわ
ち傾けないときにおいて、レーザ励起物質（Ｋ）の出力
側断面像を凹レンズ（３）、凸レンズ（４）、反射鏡（
６）および集光レンズ（８）によって結像する位置に載
置するものとする・ 上記の構成で＊＊加工について以下述べる。レーザ発振
！！ ＋１１から放出されレーザ光（２′）よりレーザ
光（２“）へと拡がり角度の変化するレーザ光（りは凹
レンズ（３）以下の各光学系を経て加工面に縮小結像さ
れる。この結像作用において、集光レンズ（８）はレン
ズの偏心回転の周方向がわへ傾いて回転しているので、
加工面に照射されるレーザスポ、トは次のように形成さ
れる。すなわち、半径方向については凹レンズ（３）、
凸レンズ（４）、集光レンズ田）の焦点距離と相互の配
置関係による幾何光学的で決まる励起物質ＫＯ出力側断
面儂寸法（ｄｌ）と、また、周方向は集光レンズ（樽の
傾き−に比例的にｇ長する寸＊（ｄｚ） とをもつ−
長スポット（Ｄ）になる。したがって駆動制御装置［１
の操作で加工面には第３図に示すような細長スポｙ ）
ＣＤ）がその長軸（ｄｚ）を加工走査ｍ ＜ｔ）に向
けられかつ重畳されるとともに互いに重り合う直ＩＩ
（Ｒ）の円形軌跡の照射がなされ、・溶接加工が行われ
る。なお駆動制御装置ＱＧの制御に加えてＸＹテーブル
働を適宜操作することにより、例えば第４図のように直
線部分をもつループ状の溶接加工等任意の加工が行える
ことはいうまでもない。
実験例を示すと励起物質に直径６關長さ７５ｍのＮｄ
： ＹＡＧ口、ドを毎秒１００パルスの発振の発振レン
ズから成る倍率２倍のビーム拡大器ａ−，ｆｊ−ａｃレ
ーザＯ指向性を良くしてから加工物の上方に焦点距離１
１００ｊＩの集光レンズを置き、加工物を移動してシー
ム溶接した場合、溶接ビード幅は発振−始時では０．１
鵡であったものが開始から１．５妙畿過後には０．４ｍ
まで大幅にｉ化していたが、上記実施例における励起物
質（Ｋ）の端面から凹レンズ（３）までの距離（−を１
ｍとし、励起物質にの断面直径の６騙を残荷光学系で約
０．３腿に縮小結像し、また凹レンズ（３）の焦点距離
（ｆｌ）を５８ｍ、凸レンズ（４）および集光レンズ（
８）の焦点距離（ｆ２） 、 （ｆ３）をそれぞれ１０
０ Ｍとした場合、励起物質にの断面直通の６鵬の儂が
加工物上に約０．３ｍに幾何光学的に縮小結像される。
： ＹＡＧ口、ドを毎秒１００パルスの発振の発振レン
ズから成る倍率２倍のビーム拡大器ａ−，ｆｊ−ａｃレ
ーザＯ指向性を良くしてから加工物の上方に焦点距離１
１００ｊＩの集光レンズを置き、加工物を移動してシー
ム溶接した場合、溶接ビード幅は発振−始時では０．１
鵡であったものが開始から１．５妙畿過後には０．４ｍ
まで大幅にｉ化していたが、上記実施例における励起物
質（Ｋ）の端面から凹レンズ（３）までの距離（−を１
ｍとし、励起物質にの断面直径の６騙を残荷光学系で約
０．３腿に縮小結像し、また凹レンズ（３）の焦点距離
（ｆｌ）を５８ｍ、凸レンズ（４）および集光レンズ（
８）の焦点距離（ｆ２） 、 （ｆ３）をそれぞれ１０
０ Ｍとした場合、励起物質にの断面直通の６鵬の儂が
加工物上に約０．３ｍに幾何光学的に縮小結像される。
これ番こよって溶接ビード幅は発ｊｉｋＭ始から約０．
３閣と一定にできた。また、集光レンズ（８）の傾き角
度（＃）を２０°にした場合、その集光スポットのｄｚ
／ｄＨの比は１．５倍になりｄ２が拡大され、この場合
にもｄ １：０３ Ｍｉ の一定の溶接ビード幅が発
振開始時から得られた。
３閣と一定にできた。また、集光レンズ（８）の傾き角
度（＃）を２０°にした場合、その集光スポットのｄｚ
／ｄＨの比は１．５倍になりｄ２が拡大され、この場合
にもｄ １：０３ Ｍｉ の一定の溶接ビード幅が発
振開始時から得られた。
発明の効果
以上詳述したように、この発明はレーザ光の光軸に偏心
した位置−で回転可能に保持されるとともにその回転の
周方向がわに傾けられている集光レンズにレーザ光を非
同軸に透過させ、得られるレーザスポット、すなわち、
たとえば集光レンズを回転した場合、レーザスポット群
で得られる加工′ 面上での円形軌跡における半径方向
がわを集光レンズによる励起物質ＫＯ出力側断面儂の寸
法の縮小倍率になる幅番こされ、また上記軌跡の走査方
向がわは集光レンズの傾き角度に応じて延ばされた細長
状になるレーザスポットをその長軸がわを加工走査線方
向に向けて加工するようにしたので、レーザ発振開始時
から安定するまでの間、放出されるレーザ光の弘がり角
が変化しても、たとえば溶接ηロエでは溶接ビード幅と
なる半径方向がわのレーザスポット幅が実質的に縮小さ
れているため変動範囲が極めて小さくなり、均一な溶接
ビード幅で刀ロエすることができた。しかも、−長状の
レーザスポットにより１つのスポットの加工長が長くな
り、７１１１ｉ速度を速められ、能率向上に寄与するこ
とができた。
した位置−で回転可能に保持されるとともにその回転の
周方向がわに傾けられている集光レンズにレーザ光を非
同軸に透過させ、得られるレーザスポット、すなわち、
たとえば集光レンズを回転した場合、レーザスポット群
で得られる加工′ 面上での円形軌跡における半径方向
がわを集光レンズによる励起物質ＫＯ出力側断面儂の寸
法の縮小倍率になる幅番こされ、また上記軌跡の走査方
向がわは集光レンズの傾き角度に応じて延ばされた細長
状になるレーザスポットをその長軸がわを加工走査線方
向に向けて加工するようにしたので、レーザ発振開始時
から安定するまでの間、放出されるレーザ光の弘がり角
が変化しても、たとえば溶接ηロエでは溶接ビード幅と
なる半径方向がわのレーザスポット幅が実質的に縮小さ
れているため変動範囲が極めて小さくなり、均一な溶接
ビード幅で刀ロエすることができた。しかも、−長状の
レーザスポットにより１つのスポットの加工長が長くな
り、７１１１ｉ速度を速められ、能率向上に寄与するこ
とができた。
なお上記冥施列の集光光学系はビーム拡大器と集光レン
ズと７：！構成したが、ビーム拡大器は必ずしも必要で
はなく集光レンズによって励起物質にの出力端面を加工
物表面に縮小結像してもよい。
ズと７：！構成したが、ビーム拡大器は必ずしも必要で
はなく集光レンズによって励起物質にの出力端面を加工
物表面に縮小結像してもよい。
また励起物’ｊ［Ｋの出力端面の代わりにレーザ共振器
内、もしくは出力側の光路に設けたレーザ発振光０屑囲
を制限する制限開口の開口像を上記集光レンズ光学系で
加工物上に結像するような構成とし、集光スポットの一
部の大きさをレーザビーム広がり角によって変化しない
ような構成をこして力ロ工幅の一定な７１０工方法を実
現させてもよｌ、Ｎ。
内、もしくは出力側の光路に設けたレーザ発振光０屑囲
を制限する制限開口の開口像を上記集光レンズ光学系で
加工物上に結像するような構成とし、集光スポットの一
部の大きさをレーザビーム広がり角によって変化しない
ような構成をこして力ロ工幅の一定な７１０工方法を実
現させてもよｌ、Ｎ。
第１図はこの発明の一実施例を説明するための集光レン
ズ部分を切欠して示した模式図、第２図は上記模式図に
おける王に集光レンズ部分で第１図のＡＡ断面を示した
図、第３図および第４図番まレーザスポットの軌跡を示
す図である。 （１）・・・レーザ発゛振器 （８）・・・集光レ
ンズ（θ）・・・傾き角度 の・・・細長スポ
ット代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名）
ズ部分を切欠して示した模式図、第２図は上記模式図に
おける王に集光レンズ部分で第１図のＡＡ断面を示した
図、第３図および第４図番まレーザスポットの軌跡を示
す図である。 （１）・・・レーザ発゛振器 （８）・・・集光レ
ンズ（θ）・・・傾き角度 の・・・細長スポ
ット代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （Ｘ、ｌＷＡ体レーザ発振器から放出されたレーザ光を
加工ｉＩ番ζ対して収れんする細長スボ、トに形成する
方法とこの細長スポットをその長径方向が被加工物の加
工走査線の方向に向くよう〈上記加工走査−に照射する
方法と、上記細長スボ、トを互いに重なり合わせて走査
せしめる方法とを備えることを４Ｉ黴とするレーザ加工
方法。 ■ 細長スポットの短径方向はレーザ発振器からのレー
ザ光径を制限する開口もしくはレーザ励起物質の端部を
縮小結儂されて得られることを特徴とする特許請求の範
■第１項記載のレーザ加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57002278A JPS58122195A (ja) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | レ−ザ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57002278A JPS58122195A (ja) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | レ−ザ加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58122195A true JPS58122195A (ja) | 1983-07-20 |
Family
ID=11524894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57002278A Pending JPS58122195A (ja) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | レ−ザ加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58122195A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61262477A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-20 | Nippon Seiko Kk | レ−ザ光による加工方法 |
| JP2015205279A (ja) * | 2014-04-17 | 2015-11-19 | 株式会社Ｗｅｌ−Ｋｅｎ | レーザ加工装置用加工ヘッド |
| CN108500460A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-09-07 | 苏州天弘激光股份有限公司 | 有限功率宽幅激光焊接头及激光焊接机 |
-
1982
- 1982-01-12 JP JP57002278A patent/JPS58122195A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61262477A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-20 | Nippon Seiko Kk | レ−ザ光による加工方法 |
| JP2015205279A (ja) * | 2014-04-17 | 2015-11-19 | 株式会社Ｗｅｌ−Ｋｅｎ | レーザ加工装置用加工ヘッド |
| CN108500460A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-09-07 | 苏州天弘激光股份有限公司 | 有限功率宽幅激光焊接头及激光焊接机 |
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