【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、アルミや非鉄金属の連続接合、鉄系薄板の連続またはスポット接合、樹脂の連続またはスポット接合として利用される半導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年ＹＡＧレーザ等の固体レーザ以外に、高出力の半導体レーザを用いたレーザ装置が様々な物質の加熱溶接、接合などに広く採用されつつある。
【０００３】
従来の半導体レーザ装置は、反射光による半導体レーザ部の破損を防止するため、半導体レーザ部と集光レンズ部を収めたレーザヘッドを被加熱物に対して斜めに配置して照射している（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
図４は上記従来の半導体レーザ装置の構成図を示しており、１０１は電源部、１０２半導体レーザ部、１０３は集光レンズ部、１０５はレーザヘッド、１０８は被加工物である。
【０００５】
レーザヘッド１０５には、半導体レーザ部１０２と、集光レンズ部１０３が収められている。
【０００６】
以上のように構成された半導体レーザ装置について、その動作を説明する。
【０００７】
半導体レーザ部１０２は電源部１０１よりエネルギーを供給されて発光し、レーザ光を出力する。出力されたレーザ光は集光レンズ部１０３で集光されてレーザヘッド１０５から出射し、被加工物１０８へ照射され、被加工物１０８を溶融・接合する。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２５２７７６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の半導体レーザ装置は、被加工物１０８を溶融・接合する際に発生するスパッタが集光レンズ部１０３に付着することがあり、溶融・接合を繰り返すことによりスパッタが蓄積して、集光レンズ１０３の透過率が減少し、レーザ光１０７の出力が低下することによって、溶融・接合に必要なレーザ出力が得られなくなり、溶融・接合を繰り返して行うと、加工の再現性がなくなり均一な加工ができなるという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、これらの課題を解決する半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の半導体レーザ装置は、上記課題を解決するために、被加工物を溶融・接合する際に発生するスパッタが集光手段に付着するのを防ぐエアー吹き出し手段を備えている。そして、この構成により集光手段の汚れを防止することとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１において、１は電源部、２は半導体レーザ部、３は集光レンズ部、５はレーザヘッド、６はエアーカーテン機構、７はレーザ光である半導体レーザ装置を示す。
【００１４】
以上のように構成された半導体レーザ装置について、その動作を説明する。
【００１５】
半導体レーザ部２は電源部１よりエネルギーを供給されてレーザ光を出力し、出力されたレーザ光は集光レンズ部３で集光される。集光されたレーザ光７は、半導体レーザ部２、集光レンズ部３とエアーカーテン機構６が収められたレーザヘッド５より出射されて、被加工物８に照射される。
【００１６】
レーザ光７が被加工物８に照射されると被加工物８が溶融する際に発生するスパッタが飛散するが、集光レンズ部３の先端部に配置されたエア吹き出し手段であるエアーカーテン機構６より噴出されるエアーにより、飛散したスパッタが吹飛ばされるため、集光レンズ部３まで到達して付着することができず、集光レンズ部３の表面の汚れを防止することができる。
【００１７】
以上のように、本実施の形態によればエアーカーテン機構６が被加工物８を溶融・接合する際に発生するスパッタが集光レンズ部３に付着することを防止することにより、集光レンズ部３の汚れを防止することができるため、溶融・接合を繰り返して行ってもレーザ出力７が低下しないので、再現性のある均一な加工を実現することができる。
【００１８】
（実施の形態２）
本実施の形態において実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図２において、４は保護窓であり、実施の形態１と異なるのは、集光レンズ部３の先端部に保護窓４を有した点である。
【００１９】
以下，本実施の形態における半導体レーザ装置について、その動作を説明する。
エアーカーテン機構６は保護窓４の先端部に配置され、保護窓４にエアーを吹き付けるため、溶融・接合する際に飛散したスパッタは保護窓４に付着することができず、保護窓４の表面の汚れを防止することができる。
【００２０】
以上のように、本実施の形態によればエアーカーテン機構６が被加工物８を溶融・接合する際に発生するスパッタが保護窓４に付着することを防止することにより、保護窓４の汚れを防止することができるため、溶融・接合を繰り返して行ってもレーザ出力７が低下しないので、再現性のある均一な加工を実現することができる。
【００２１】
（実施の形態３）
本実施の形態において実施の形態１または実施の形態２と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図３において、９は遮蔽用ガスノズルであり、１０は加工用の補助ガスを排出する加工用ガスノズルである。
【００２２】
以下，本実施の形態における半導体レーザ装置について、その動作を説明する。
【００２３】
遮蔽用ガスノズル９は、エアーカーテン機構６と加工用ガスノズル１０の間に配置され、遮蔽用ガスノズル９から排出されたガスは、エアーカーテン機構６から排出されて保護窓４等で反射したエアーが加工用ガスノズル１０から排出されるガスの流れに影響を与えないように遮蔽するため、加工用ガスの流れの乱れを防止することができる。
【００２４】
以上のように、本実施の形態によればエアーカーテン機構６が被加工物８を溶融・接合する際に発生するスパッタが保護窓４に付着することを防止することにより、保護窓４の汚れを防止することができるため、溶融・接合を繰り返して行ってもレーザ出力７が低下せず、かつ、、エアーカーテン機構６から排出されて保護窓４等で反射したエアーが、遮蔽用ガスノズル９から排出されたガスにより、加工用ガスノズル１０から排出される加工用ガスの流れに影響を与えないので、加工用ガスの流れが乱れずに被加工物８に排出されるため、再現性のある均一な加工を実現することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明はエア吹き出し手段により集光手段にスパッタが付着するのを防止することにより、レーザ光の出力低下を防ぐことができるので、レーザ光出力が一定となり、かつ、遮蔽用ガスノズルにより加工用ガスの乱れを防止することができるので、溶融・接合を繰り返して行っても、再現性のある均一な加工を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体レーザ装置の構成図
【図２】同実施の形態２における半導体レーザ装置の構成図
【図３】同実施の形態２における半導体レーザ装置の構成図
【図４】従来における半導体レーザ装置の構成図
【符号の説明】
１ 電源部
２ 半導体レーザ部
３ 集光レンズ部
４ 保護窓
５ レーザヘッド
６ エアカーテン機構
７ レーザ光
８ 被加工物[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor laser device used as, for example, continuous joining of aluminum and non-ferrous metals, continuous or spot joining of iron-based thin plates, and continuous or spot joining of resin.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in addition to solid-state lasers such as YAG lasers, laser devices using high-power semiconductor lasers are being widely adopted for heat welding and joining of various substances.
[0003]
In a conventional semiconductor laser device, in order to prevent damage to the semiconductor laser part due to reflected light, a laser head containing the semiconductor laser part and the condenser lens part is disposed obliquely with respect to the object to be heated (irradiation). For example, see Patent Document 1).
[0004]
FIG. 4 shows a configuration diagram of the conventional semiconductor laser device, where 101 is a power supply unit, 102 semiconductor laser unit, 103 is a condenser lens unit, 105 is a laser head, and 108 is a workpiece.
[0005]
The laser head 105 houses a semiconductor laser unit 102 and a condensing lens unit 103.
[0006]
The operation of the semiconductor laser device configured as described above will be described.
[0007]
The semiconductor laser unit 102 is supplied with energy from the power supply unit 101 to emit light, and outputs laser light. The output laser light is condensed by the condensing lens unit 103, emitted from the laser head 105, irradiated to the workpiece 108, and melts and bonds the workpiece 108.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-252776
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional semiconductor laser device, spatter generated when the workpiece 108 is melted / bonded may adhere to the condenser lens portion 103, and the spatter accumulates due to repeated melting / bonding. The transmittance of the optical lens 103 is reduced and the output of the laser beam 107 is lowered, so that the laser output necessary for melting and joining cannot be obtained. There was a problem that it was difficult to process.
[0010]
An object of this invention is to provide the semiconductor laser apparatus which solves these subjects.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a semiconductor laser device according to claim 1 of the present invention includes an air blowing means for preventing spatter generated when melting and joining workpieces from adhering to the light collecting means. Yes. And this structure prevents contamination of the light collecting means.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
[0013]
(Embodiment 1)
In FIG. 1, 1 is a power supply unit, 2 is a semiconductor laser unit, 3 is a condenser lens unit, 5 is a laser head, 6 is an air curtain mechanism, and 7 is a semiconductor laser device that is laser light.
[0014]
The operation of the semiconductor laser device configured as described above will be described.
[0015]
The semiconductor laser unit 2 is supplied with energy from the power supply unit 1 to output laser light, and the output laser light is condensed by the condenser lens unit 3. The condensed laser beam 7 is emitted from the laser head 5 in which the semiconductor laser unit 2, the condensing lens unit 3, and the air curtain mechanism 6 are housed, and is irradiated on the workpiece 8.
[0016]
When the workpiece 8 is irradiated with the laser beam 7, spatter generated when the workpiece 8 is melted is scattered, but an air curtain mechanism that is an air blowing means disposed at the tip of the condenser lens unit 3. Since the scattered spatter is blown off by the air ejected from 6, the surface cannot reach the condenser lens unit 3 and adhere to it, and the surface of the condenser lens unit 3 can be prevented from being contaminated.
[0017]
As described above, according to the present embodiment, the sputter generated when the air curtain mechanism 6 melts and joins the workpiece 8 is prevented from adhering to the condensing lens unit 3, thereby collecting the condensing lens. Since the contamination of the portion 3 can be prevented, the laser output 7 does not decrease even when the melting and joining are repeated, so that reproducible and uniform processing can be realized.
[0018]
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In FIG. 2, reference numeral 4 denotes a protective window, which is different from the first embodiment in that the protective window 4 is provided at the distal end portion of the condenser lens portion 3.
[0019]
The operation of the semiconductor laser device in the present embodiment will be described below.
Since the air curtain mechanism 6 is disposed at the tip of the protective window 4 and air is blown onto the protective window 4, the spatter scattered during melting and joining cannot adhere to the protective window 4, and the surface of the protective window 4. Can prevent dirt.
[0020]
As described above, according to the present embodiment, the spatter generated when the air curtain mechanism 6 melts and joins the workpiece 8 is prevented from adhering to the protective window 4, so that the protective window 4 becomes dirty. Since the laser output 7 does not decrease even when the melting and joining are repeated, it is possible to realize uniform processing with reproducibility.
[0021]
(Embodiment 3)
In the present embodiment, the same portions as those in the first embodiment or the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In FIG. 3, 9 is a shielding gas nozzle, and 10 is a processing gas nozzle for discharging auxiliary processing gas.
[0022]
The operation of the semiconductor laser device in the present embodiment will be described below.
[0023]
The shielding gas nozzle 9 is disposed between the air curtain mechanism 6 and the processing gas nozzle 10, and the gas discharged from the shielding gas nozzle 9 is processed by the air that is discharged from the air curtain mechanism 6 and reflected by the protective window 4 or the like. Since the shielding is performed so as not to affect the flow of the gas discharged from the working gas nozzle 10, the turbulence of the working gas flow can be prevented.
[0024]
As described above, according to the present embodiment, the spatter generated when the air curtain mechanism 6 melts and joins the workpiece 8 is prevented from adhering to the protective window 4, so that the protective window 4 becomes dirty. Therefore, the laser output 7 does not decrease even when melting and joining are repeated, and the air discharged from the air curtain mechanism 6 and reflected by the protective window 4 or the like is the shielding gas nozzle 9. Since the gas discharged from the gas does not affect the flow of the processing gas discharged from the processing gas nozzle 10, the flow of the processing gas is discharged to the workpiece 8 without being disturbed, and therefore has reproducibility. Uniform processing can be realized.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, the present invention prevents the spatter from adhering to the light collecting means by the air blowing means, thereby preventing the laser light output from decreasing. Disturbance of the processing gas can be prevented by the gas nozzle, so that reproducible and uniform processing can be realized even when repeated melting and joining.
[Brief description of the drawings]
1 is a configuration diagram of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of a semiconductor laser device according to a second embodiment. FIG. 3 is a configuration diagram of a semiconductor laser device according to the second embodiment. FIG. 4 is a block diagram of a conventional semiconductor laser device.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply part 2 Semiconductor laser part 3 Condensing lens part 4 Protective window 5 Laser head 6 Air curtain mechanism 7 Laser beam 8 Workpiece
