DE10290217B4 - Laserbearbeitungsvorrichtung und damit durchführbares Bearbeitungsverfahren - Google Patents

Laserbearbeitungsvorrichtung und damit durchführbares Bearbeitungsverfahren Download PDF

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Abstract

Laserbearbeitungsvorrichtung, die aufweist:
einen Halbleiterstapel (1), der eine Vielzahl von Halbleiterlaserelementen aufweist und der in eine Vielzahl an Blöcken unterteilt ist, und
eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Strahlungsausgangsleistung eines Laserstrahls von jedem der Blöcke, um über der Zeit änderbar zu sein,
wobei die Form der Stirnfläche (1a) des Halbleiterstapels (1) und die Anzahl der Blöcke entsprechend der Form der Bearbeitungszielstelle (Wa) des Werkstücks (W) bestimmt sind,
wobei der Halbleiterstapel (1) Blöcke (Ba, Ba'), die einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlen, und Blöcke (Bb), deren Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls sich über der Zeit ändert, aufweist,
wobei die Blöcke (Ba, Ba'), die einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlen, vorn und hinten in einer Bearbeitungsrichtung (M) angeordnet sind,
wobei die Blöcke (Bb), deren Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls sich über der Zeit ändert und die entweder zwischen den einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlenden Blöcken (Ba, Ba') angeordnet sind oder die einen einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlenden...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laserbearbeitungsvorrichtung und ein Bearbeitungsverfahren.
  • Hintergrund des Standes der Technik
  • Bearbeitungsvorgänge wie z. B. Wärmebehandlung einschließlich Schneiden, Perforieren, Schweißen, Plattierungsaufbau und Quenchen wurden ausgeführt, indem ein Laserstrahl auf eine Bearbeitungszielstelle eines Werkstücks gestrahlt wurde. Bei diesen unterschiedlichen Arten von Laserbearbeitung wurden herkömmlicherweise im allgemeinen ein YAG-Laserstrahl und ein Kohlendioxidgaslaser verwendet.
  • Wenn ein YAG-Laser oder ein Kohlendioxidgaslaser verwendet wird, um eine Energiedichte und eine Ausgangsleistung entsprechend der Laserbearbeitung zu erhalten, wird der ausgesendete Laserstrahl zu einem vorbestimmten Strahldurchmesser unter Verwendung einer Kondensorlinse oder eines Kondensorreflektionsspiegels verringert und dann auf die Bearbeitungszielstelle ausgestrahlt. Insbesondere beim Schweißen, beim Plattierungsaufbau, Quenchen und ähnlichem, bei denen die Bearbeitungszielstelle Wa in einem vorbestimmten Bereich eines Werkstücks W bearbeitet wird, ohne daß ihr Zustand in eine Gasphase überführt wird, wird ein Laserstrahl L mit einem verringerten Durchmesser auf die Bearbeitungszielstelle Wa im vorbe stimmten Bereich des Werkstücks W ausgestrahlt. Außerdem wird für einen solchen Zweck wie die Verhinderung, daß die Bearbeitungszielstelle Wa durchbrennt oder in diese eingedrungen wird und sich ein mittlerer Abschnitt aufwölbt, eine Abtastung oder eine Oszillation (nachfolgend wird sich darauf im allgemeinen als Oszillation bezogen) in einem Zustand ausgeführt, in dem der Laserstrahl L durch Vibration einer Kondensorlinse 3, wie es in 21 gezeigt ist, oder durch wiederholtes Rotieren eines Abtastspiegels 4, wie es in 22 gezeigt ist, in Vibration versetzt wird.
  • 25 zeigt einen Fall, in dem ein Plattierungsaufbauen, bei dem ein Aufbaumaterials, wie z. B. Pulvermetall, auf ein Grundmaterial aufgebracht wird, unter Verwendung eines herkömmlichen Verfahrens ausgeführt wird. Ein Laserstrahl wird auf das Aufbaumaterial mit einer gleichmäßigen Ausgangsleistung gestrahlt. Ferner zeigt 26 einen Fall, indem aluminiumplattierte Stahlbleche, bei denen Aluminium auf ein Grundmaterial plattiert wird, das aus Stahlblech hergestellt ist, unter Verwendung eines herkömmlichen Verfahrens laminiert und miteinander in dem Zustand verschweißt werden, in dem die aluminiumplattierten Schichten aneinander befestigt sind. Außerdem zeigt 27 einen Fall, in dem zinkplattierte Stahlbleche, wobei bei jedem von diesen Zink auf ein aus Stahlblech hergestelltes Grundmaterial plattiert ist, unter Verwendung eines herkömmlichen Verfahren laminiert und in dem Zustand miteinander verschweißt werden, in dem ihre zinkplattierten Schichten einander befestigt sind.
  • Ferner wurden in den letzten Jahren, wie es in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2683158 offenbart ist, unterschiedliche Arten von Bearbeitung unter Verwendung eines Halbleiterlasersystems ausgeführt. Das in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2683158 offenbarte Lasersystem ist ein Halbleiterlasersystem mit einer Vielzahl an Halbleiterlasereinheiten, von denen jede einen Laseroszillator hat. Die Halbleiterlasereinheiten erzeugen Laserstrahlen, die von diesen ausgesendet werden. Jeder der Halbleiterlasereinheiten weist eine Vielzahl an Gruppen von Halbleiterlasereinheiten auf. Die Halbleiterlasereinheiten in jeder der Gruppen arbeiten im gleichen Grundmodus in einer Horizontalrichtung und im gleichen Modus in der Längsrichtung, um Laserstrahlen mit der gleichen Wellenlänge zu erzeugen, haben einen Fotoleit-Einzelmodus, der sich auf jeden der Halbleiterlasereinheiten bezieht, und haben ein Verbindungselement zum Verbinden des Laserstrahls, der von jedem der Halbleiterlaser ausgesendet wurden, mit einem jeweiligen der Einzelmodus-Fotoleitfasern. Die Fotoleitfasern bilden ein Faserbündel mit einer Stirnfläche; die Stirnfläche bildet Faserstirnflächen, die das Faserbündel bilden, um alle Faserstirnflächen, die Laserstrahlen mit der gleichen Wellenlänge erzeugen, in eine Strahlungsgruppe zu bringen. Die Strahlungsgruppen, die Laserstrahlen mit voneinander verschiedenen Wellenlängen erzeugen, sind dann an der Stirnfläche angeordnet. Eine kohärente Laserstrahlung, die durch jede der Halbleiterlasereinheiten erzeugt und von der vorderen Stirnfläche des Faserbündels ausgesendet wurde, bildet die gesamte Laserstrahlung. Die gesamte Laserstrahlung bestrahlt eine bestimmte Zielfläche eines Objektes, das bestrahlt wird, während alle Halbleiterlasereinheiten in Betrieb sind; eine Steuereinrichtung ist vorgesehen, um jede der Halbleiterlasereinheiten in einem bestimmten Zustand zu steuern. Da die Lichtintensität der Ausstrahlung für jedes der Oberflächenelemente spezifiziert werden kann, ist es möglich, die Ausstrahlung für jedes der unterschiedlichen Oberflächenelemente auf der Zieloberfläche zu bestimmen.
  • Ferner offenbart diese Patentveröffentlichung beispielsweise zwei Strahlauftreff-Oberflächenabschnitte mit einzigartigen Formen, die zum Vorheizen während der Legierungsbearbeitung oder zur Nachbehandlung betrieben werden, und einen ovalen Oberflächenabschnitt, der sich parallel zur Bewegungsrichtung zur Achse in Längsrichtung erstreckt.
  • Anders ausgedrückt nimmt das Lasersystem dieser Patentveröffentlichung eine Ein-Aus-Steuerung für jede der Halbleiterlasereinheiten vor, um die Laserstrahlung entsprechend jedem der verschiedenen Oberflächenelemente auf der Zielfläche zu spezifizieren.
  • Bei den vorstehend genannten herkömmlichen Verfahren ist es jedoch, wenn eine spezifizierte Bearbeitung in dem Zustand durchgeführt wird, in dem der Laserstrahl L in einem spezifizierten Bereich oszilliert, indem ein YAG-Laser oder eine Kohlendioxidlaser verwendet wird, eine genaue Steuerung zum Vibrieren der Kondensorlinse 3 (21) und zum wiederholten Rotieren des Abtastspiegels 4 (22) erforderlich. Außerdem wird, da es erforderlich ist, daß die Laserbearbeitungsvorrichtung mit einem Mechanismus zum Vibrieren der Kondensorlinse 3 oder einem Mechanismus zum wiederholten Rotieren des Abtastspiegels 4 (seine Darstellung ist nicht vorgenommen) versehen wird, die Vorrichtung kompliziert und insgesamt groß; eine Instandhaltung zum Instandhalten dieser Mechanismen ist ebenfalls erforderlich. Ferner wird es durch die Vibration, die auf die Kondensorlinse aufgebracht wird, und die wiederholte Rotation des Abtastspiegels 4 schwierig, die Lebensdauer der Laserbearbeitungsvorrichtung zu verbessern.
  • Wenn der Plattierungsaufbau vorgenommen wird, wie es in 25 gezeigt ist, besteht ferner, da die Wärme in einem mittleren Bereich des geschmolzenen Abschnitts vom Basismaterial kaum zu realisieren ist, eine Tendenz dahingehend, daß der geschmolzene Abschnitt wächst. Im Gegensatz dazu wird sein Endabschnitt einfach abgekühlt, da die Wärme einfach freigegeben wird. Wenn daher ein Laserstrahl auf das Aufbaumaterial mit einer gleichmäßigen Ausgangsleistung gemäß Vorbeschreibung strahlt, wird eine Temperaturdifferenz bewirkt. In diesem Fall wird im mittleren Bereich, in dem sich der geschmolzene Abschnitt vergrößert, das Basismaterial verdünnt und ändert sich die Zusammensetzung des Aufbaumaterials. Insbesondere in dem Fall, in dem das Basismaterial aus Kupfer hergestellt und das Aufbaumaterials aus Aluminium hergestellt ist, tritt, wenn das Basismaterial verdünnt wird und sich die Zusammensetzung des Basismaterials ändert, ein Problem darin auf, daß sich die Härte erhöht und Risse gebildet werden mit Entsprechung zur Temperaturdifferenz. Das Problem, das sich aus der Temperaturdifferenz zwischen den Abschnitten der Bearbeitungszielstelle aufgrund der Ausstrahlung des Laserstrahls mit einer gleichmäßigen Ausgangsleistung gemäß Vorbeschreibung ergibt, entsteht nicht nur beim Plattierungsaufbau, sondern auch bei der Wärmebehandlung, wie z. B. beim Quenchen, und bei anderen Bearbeitungsarten.
  • Wenn ferner die aluminiumplattierten Stahlbleche laminiert und miteinander verschweißt werden, wie es in 26 gezeigt ist, werden die aluminiumplattierten Schichten, die einander berühren, geschmolzen; es wird eine intermetallische Phase aus Aluminium und Eisen an den geschmolzenen Abschnitten erzeugt. Da die auf diese Weise erzeugte intermetallische Phase eine hohe Härte hat, tritt ein Problem darin auf, daß die geschmolzenen Abschnitte spröde werden.
  • Wenn ferner die zinkplattierten Stahlbleche laminiert und miteinander verschweißt werden, wie es in 27 gezeigt ist, werden, da die zinkplattierten Schichten einen niedrigen Schmelzpunkt haben, diese verdampft, um Blasen zu erzeugen. In diesem Fall tritt ein Problem darin auf, daß die Blasen am hinteren Abschnitt des Schweißbades in der Bearbeitungsrichtung abgeblasen werden (siehe den Pfeil in 27) und in der Schweißraupe Blaslunker erzeugt werden.
  • Hingegen wird beim Lasersystem, das in der Patentveröffentlichung Nr. 2683158 offenbart ist, eine Laserstrahlung lediglich entsprechend unterschiedlicher Oberflächenelemente auf die Zielfläche ausgestrahlt, indem die Ein-Aus-Steuerung für jede der Halbleiterlasereinheiten einfach ausgeführt wird. Wenn das Werkstück W bearbeitet wird, indem der Zustand der Bearbeitungszielstelle Wa des Werkstücks in eine Flüssigphase ohne Oszillation geändert wird, wie die, die in dem Fall ausgeführt wurde, in dem der YAG-Laser oder der Kohlendioxidlaser gemäß Vorbeschreibung verwendet wurde, wird die Bearbeitungszielstelle Wa ohne Verwirbelung bzw. Rühren geschmolzen und dann erneut verfestigt. Daher wird, wie es in den 23 und 24 gezeigt ist, eine Verzögerung G beim erneuten Verfestigen teilweise am hinteren Abschnitt in Bearbeitungsrichtung erzeugt. In diesem Fall kann ein Riß C, der ähnlich einer Schrumpfungsausnehmung oder einem Blaslunker ist, in der Raupe Y erzeugt werden. Aus diesem Grund ist bei dem Lasersystem, das in dieser Patentveröffentlichung offenbart ist, wie im vorstehend genannten Fall, in dem der YAG-Laser oder der Kohlendioxidgaslaser verwendet wird, die Installation eines Laseroszillators an den Halbleiterlasereinheiten erforderlich. In diesem Fall ist für die Steuerung Genauigkeit erforderlich; das System wird kompliziert und groß; eine Instandhaltung ist eben falls erforderlich. Außerdem ist die Erhöhung der Lebensdauer des Systems schwierig.
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 43 01 689 A1 , die den nächstliegenden Stand der Technik darstellt, ist eine Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung mit einer Steuerung und einem Halbleiterstapel bekannt, dessen einzelne Flächenelemente ein einen Laserstrahl kontinuierlich aussendendes Flächenelement und ein Flächenelement, dessen Strahlungsausgangsleistung sich über der Zeit ändert und das das kontinuierlich aussendende Flächenelement umgibt, aufweisen können.
  • Die Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung aus dem Dokument EP 0 836 905 A1 weist ein Lasermodul mit gestapelten Diodenbarren auf. Dem Modul ist eine Fokussieroptik zugeordnet, über die der Bearbeitungsstrahl der Diodenbarren auf der Werkstückoberfläche als Linienfokus abgebildet wird. Die Intensitätsverteilung der Laserstrahlung auf der Werkstückoberfläche erfolgt über das Zu- und Abschalten sowie das Regeln einzelner Diodenbarren oder Laserdioden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme getätigt; eine Aufgabe von dieser ist, eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit einer einfachen Struktur vorzusehen, die die Laserbearbeitung in geeigneter Weise ausführen kann, indem ein Laserstrahl einfach und genau mit einer vorbestimmten Energiedichte und Ausgangsleistung sowie in einer vorbestimmten Zeitdauer auf eine Bearbeitungszielstelle in einem vorbestimmten Bereich ausgestrahlt wird, und die außerdem in der Größe verringert werden kann und mit einer einfachen Instandhaltung gewartet werden kann und die eine verbesserte Lebensdauer hat.
  • Außerdem besteht eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum geeigneten Ausführen der Laserbearbeitung vorzusehen, indem ein Laserstrahl mit einer vorbestimmten Energiedichte und Ausgangsleistung sowie in einer vorbestimmten Zeitdauer auf eine Bearbeitungszielstelle in einem vorbestimmten Bereich bei einer einfachen Steuerung gestrahlt wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Eine Erfindung, die sich auf eine Laserbearbeitungsvorrichtung bezieht, ist dadurch gekennzeichnet, daß diese, um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, einen Halbleiterstapel, der eine Vielzahl von Halbleiterlaserelemente aufweist und in eine Vielzahl von Blöcken unterteilt ist, und eine Steuereinrichtung zum Steuern einer Strahlenausgangsleistung eines Laserstrahls von jedem der Blöcke, so daß dieser über der Zeit änderbar ist, aufweist.
  • Der Halbleiterstapel ist in einen Block, der kontinuierlich einen Laserstrahl ausstrahlt, und einen Block unterteilt, dessen Stahlungsausgangsleistung des Laserstrahls über der Zeit geändert ist.
  • Die Blöcke, bei denen die jeweilige Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls über der Zeit geändert wird, können um den Block angeordnet sein, der einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlt.
  • Der Block, der einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlt, ist vorn bzw. hinten in einer Bearbeitungsrichtung angeordnet.
  • Ferner ist eine Erfindung, die sich auf ein Laserbearbeitungsverfahren bezieht, durch die Merkmale von Anspruch 3 gekennzeichnet. Dabei ist ein Halbleiterstapel, der eine Vielzahl von Halbleiterlaserelementen aufweist, in eine Vielzahl von Blöcken aufgeteilt und wird eine Strahlungsausgangsleistung eines Laserstrahls, der von jedem der Blöcke ausgesendet wird, über der Zeit geändert.
  • Die Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls, der von jedem der Blöcke ausgesendet wird, kann aufeinanderfolgend zwischen den benachbarten Blöcken geändert werden.
  • Es kann ein Block, der einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlt, vorn bzw. hinten in Bearbeitungsrichtung angeordnet sein, und die Strahlungsausgangsleistung des Blocks, der sich am hinteren Abschnitt in Bearbeitungsrichtung befindet, kann niedrig eingestellt sein.
  • Die Laserbearbeitung kann eine Aufbaubearbeitung sein, bei der ein Aufbaumaterial auf einem Basismaterial aufgebaut wird.
  • Die Laserbearbeitung kann Schweißen sein, bei dem flachmaterial- bzw. blechartige Materialien, von denen jedes ein plattiertes Basismaterial aufweist, miteinander verschweißt werden.
  • Das blechartige Material kann ein aluminiumplattiertes Stahlblech ist.
  • Das blechartige Material kann ein zinkplattiertes Stahlblech ist.
  • Bei der Erfindung steuert die Steuereinrichtung die Ausgangsleistung des Laserstrahl, der von jedem der Halbleiterlaserelemente des Halbleiterstapels auf die Bearbeitungszielstelle ausgestrahlt wird, in einem vorbestimmten Bereich, so daß die Ausgangsleistung für jeden der unterteilten Blöcke in einer vorbestimmten Reihenfolge durch eine Ein/Aus-Steuerung oder eine Intensitätsänderungssteuerung, eine Steuerung zum Verlängern und Verkürzen der Strahlungszeitdauer oder eine Steuerung einer Kombination von diesen geändert wird. Im Ergebnis kann die Bearbeitungszielstelle des Werkstücks genau und in geeigneter Weise innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bearbeitet werden. Wenn der Zustand der Bearbeitungszielstelle zu einer flüssigen Phase geändert wird, wird eine Rührwirkung bei der Bearbeitungszielstelle erzeugt, indem die Strahlung des Laserstrahls über der Zeit geändert wird. Auf diese Weise wird das Auftreten einer Teilverzögerung bei der Verfestigung unterdrückt und wird die Bearbeitungszielstelle gleichmäßig erneut verfestigt, wodurch die Erzeugung von Blaslunkern und Rissen unterdrückt wird. Außerdem wird, wenn die Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls aufeinanderfolgend zwischen den benachbarten Blöcken geändert wird, der Laserstrahl auf die Bearbeitungszielstelle in oszillierender Weise ausgestrahlt.
  • Bei der Erfindung kann die Ausgangsleistung des Blocks, der einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlt, zu einer konstanten Ausgangsleistung oder einer vorbestimmten Ausgangsleistung durch die Intensitätsänderungssteuerung geändert werden. Außerdem ändert sich die Ausgangsleistung des Blocks, dessen Strahlungsausgangsleistung vom Laserstrahl über der Zeit geändert wird, durch die Ein/Aus-Steuerung oder die Intensitätsänderungssteuerung, die Steuerung zur Verlängerung und Verkürzung der Strahlungszeitdauer oder eine Steuerung einer Kombination von diesen.
  • Bei der Erfindung kann die Strahlungsausgangleistung von jedem der Blöcke, der um den Block angeordnet ist, der einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlt, über der Zeit geändert werden.
  • Bei der Erfindung können sich die Blöcke, deren jeweilige Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls über der Zeit geändert wird, um die Blöcke herum befinden, einschließlich des Bereiches zwischen diesen, die sich jeweils vorn und hinten in Bearbeitungsrichtung befinden bzw. einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlen.
  • Ferner kann bei der Erfindung, wenn der Laserstrahl in einer solchen Weise ausgestrahlt wird, daß sich seine Ausgangsleistung für jeden der unterteilten Blöcke im Halbleiterstapel in einer vorbestimmten Reihenfolge durch eine Ein/Aus-Steuerung oder eine Intensitätsänderungssteuerung, eine Steuerung zur Verlängerung und Verkürzung der Strahlungszeitdauer oder eine Steuerung einer Kombination von diesen ändert, die Bearbeitungszielstelle des Werkstücks in geeigneter Weise in einem vorbestimmten Bereich bearbeitet werden. Wenn der Zustand der Bearbeitungszielstelle zu einer flüssigen Phase geändert wird, wird eine Rührwirkung in der Bearbeitungszielstelle durch die Änderung der Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls über der Zeit erzeugt. Auf diese Weise wird eine teilweise Verzögerung bei der Verfestigung unterdrückt und wird die Bearbeitungszielstelle gleichmäßig erneut verfestigt. Im Ergebnis wird die Erzeugung von Blaslunkern oder Rissen unterdrückt.
  • Bei der Erfindung kann sich die Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls, der von jedem der Blöcke ausgestrahlt wird, aufeinanderfolgend zwischen den benachbarten Blöcken ändern; dadurch wird der Laserstrahl zu einem vorbestimmten Bereich der Bearbeitungszielstelle in einer oszillierenden Weise ausgestrahlt.
  • Bei der Erfindung kann der Block, der einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlt, vorn bzw. hinten in Bearbeitungsrichtung angeordnet sein; der Laserstrahl wird mit einer niedrigen Ausgangsleistung von dem Block ausgestrahlt, der sich am hinteren Abschnitt in Bearbeitungsrichtung befindet. Auf diese Weise wird eine Rührwirkung sicher am hinteren Abschnitt im geschmolzenen Bad erzeugt; eine teilweise Verzögerung bei der Verfestigung wird unterdrückt; das geschmolzene Bad wird gleichmäßig erneut verfestigt. Im Ergebnis wird die Erzeugung von Blaslunkern oder Rissen unterdrückt.
  • Bei der Erfindung kann der Laserstrahl in geeigneter Weise ausgestrahlt werden, um eine Rührwirkung auszuüben. Auf diese Weise wird eine Aufbaubearbeitung zum Aufbauen eines Aufbaumaterials auf einem Basismaterial in geeigneter Weise ohne Erzeugung von jeglichen Rissen ausgeführt.
  • Bei der Erfindung kann der Laserstrahl in geeigneter Weise ausgestrahlt werden, um eine Rührwirkung auszuüben. Auf diese Weise wird ein Schweißen zum Aneinanderschweißen der blechartigen Materialien, von denen jedes ein plattiertes Basismaterial aufweist, in geeigneter Weise ohne Erzeugung einer intermetallischen Phase und eines Blaslunkers ausgeführt.
  • Bei der Erfindung kann der Laserstrahl in geeigneter Weise ausgestrahlt werden, um eine Rührwirkung auszuüben. Auf diese Weise wird ein Schweißen, um blechartige Materialien, die aluminiumplattierte Stahlbleche sind, miteinander zu verschweißen, ohne Erzeugung einer intermetallischen Phase in geeigneter Weise ausgeführt.
  • Bei der Erfindung kann der Laserstrahl in geeigneter Weise ausgestrahlt werden, um eine Rührwirkung auszuüben. Auf diese Weise wird ein Schweißen, um blechartige Materialien, die zinkplattierte Stahlbleche sind, miteinander zu verschweißen, in geeigneter Weise ohne Erzeugung eines Blaslunkers ausgeführt.
  • Entsprechend dem Hintergrund der Erfindung kann die Strahlungsausgangsleistung eines Blocks, der einen Laserstrahl zu den Seitenkanten in Bearbeitungsrichtung aussendet, hoch eingestellt sein; dadurch wird der bearbeitete Abschnitt in Breitenrichtung gleichmäßig ausgebildet.
  • Entsprechend dem Hintergrund der Erfindung kann die Strahlungszeitdauer eines Blocks, der einen Laserstrahl zur Seitenkante in Bearbeitungsrichtung ausstrahlt, lang eingestellt sein, wodurch der Bearbeitungsabschnitt in Breitenrichtung gleichmäßig ausgebildet wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine konzeptionelle Darstellung zur Erläuterung eines Aspekts einer Laserbearbeitungsvorrichtung des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung und von Einzelheiten der durch diese ausgeführten Steuerung.
  • 2 ist eine graphische Darstellung, die Einzelheiten der Steuerung bei einem weiteren Aspekt zeigt.
  • 3 ist eine graphische Darstellung, die Einzelheiten der Steuerung in noch einem anderen Aspekt zeigt.
  • 4 ist eine graphische Darstellung, die Einzelheiten der Steuerung in noch einem anderen Aspekt zeigt.
  • 5 ist eine konzeptionelle Darstellung zur Erläuterung eines Zustands, in dem Schweißen ausgeführt wird, indem der Laserstrahl in rotierender Weise durch Verwendung der Laserbearbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht einer vortrefflichen Raupe, die an einer in 5 gezeigten Bearbeitungszielstelle ausgebildet ist.
  • 7 ist eine konzeptionelle Darstellung zur Erläuterung eines weiteren Aspekts eines Halbleiterstapels der Laserschweißvorrichtung und eines modifizierten Aspekts der durch diese ausgeführten Steuerung.
  • 8 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung eines weiteren Aspekts eines Halbleiterstapels der Laserschweißvorrichtung und eines Zustands, in dem Schweißen ausgeführt wird.
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung eines noch weiteren Aspekts eines Halbleiterstapels der Laserschweißvorrichtung und eines Zustands, in dem ein Plattierungsaufbau ausgeführt wird.
  • 10 ist eine konzeptionelle graphische Darstellung zur Erläuterung eines noch weiteren Aspekts eines Halbleiterstapels der Laserschweißvorrichtung und von Einzelheiten der Steuerung zum Ausführen der Markierung.
  • 11 ist eine konzeptionelle graphische Darstellung zur Erläuterung eines Aspekts der Änderung des Halbleiterstapels über der Zeit und der Bearbeitungsrichtung (entlang des Pfeils) in dem Fall, in dem ein Plattierungsaufbau durch Verwendung eines Laserbearbeitungsverfahrens ausgeführt wird.
  • 12 ist eine konzeptionelle Darstellung zur Erläuterung eines Aspekts der Steuerung des in 11 gezeigten Halbleiterstapels.
  • 13 ist eine graphische Darstellung, die eine Ausgangsleistung eines Laserstrahls zeigt, der im Ergebnis der in 12 gezeigten Steuerung ausgestrahlt wird, und eine Querschnittsansicht zur Erläuterung des Zustands, in dem der Plattierungsaufbau durch diese Steuerung in geeigneter Weise ausgeführt wird.
  • 14 ist eine konzeptionelle Darstellung zur Erläuterung eines Aspekts der Anordnung des Halbleiterstapels der Laserbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung und des von diesem ausgestrahlten Laserstrahls.
  • 15 ist eine konzeptionelle Darstellung zur Erläuterung eines weiteren Aspekts der Anordnung des Halbleiterstapels der Laserbearbeitungsvorrichtung und des von diesem ausgestrahlten Laserstrahls.
  • 16 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines geschweißten Abschnitts der aluminiumplattierten Stahlbleche, die entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung laminiert und miteinander verschweißt sind.
  • 17 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Anordnung des Halbleiterstapels der Laserverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung und der Änderung beim ausgestrahlten Laserstrahl.
  • 18 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Anordnung des Halbleiterstapels der Laserbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung und der Änderung beim ausgestrahlten Laserstrahl.
  • 19 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Anordnung des Halbleiterstapels der Laserbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung und der Änderung beim ausgestrahlten Laserstrahl.
  • 20 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines Zustands, in dem das geschmolzene Bad am hinteren Abschnitt in Bearbeitungsrichtung gerührt wird und in dem ein Loch zur Freigabe des Gases aus der Blase, die in diesem erzeugt wird, in der Blase ausgebildet wird, wodurch die Erzeugung eines Blaslunkers in der geschweißten Raupe verhindert wird.
  • 21 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Standes der Technik, bei dem eine Kondensorlinse in Vibration versetzt wird, um einen Laserstrahl zu oszillieren.
  • 22 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines Standes der Technik, wobei ein Abtastspiegel 4 wiederholt in Rotation versetzt wird, um einen Laserstrahl zu oszillieren.
  • 23 ist eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Tatsache, daß in einem Fall, in dem der Zustand der Bearbeitungszielstelle eines Werkstücks in eine flüssige Phase geändert wird, ohne daß ein Laserstrahl oszilliert wird, und dann eine Bearbeitung vorge nommen wird, eine Verzögerung bei der Verfestigung teilweise auftritt.
  • 24 ist eine Querschnittsansicht einer Raupe, die mit einem Riß an der in 23 gezeigten Bearbeitungszielstelle erzeugt wurde.
  • 25 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung einer Ausgangsleistung eines Laserstrahls, der oszilliert wird, um entsprechend einem Stand der Technik gleichmäßig auzustrahlen, und eines Falls, in dem ein Plattierungsaufbau unter Verwendung des Laserstrahls ausgeführt wird.
  • 26 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines Falls, in dem ein Laserstrahl oszilliert wird, um mit einer gleichmäßigen Ausgangsleistung entsprechend dem Stand der Technik ausgestrahlt zu werden, und in dem aluminiumplattierte Stahlbleche in einem Zustand laminiert und miteinander verschweißt werden, in dem ihre aluminiumplattierten Schichten aneinander befestigt sind.
  • 27 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines Falls, in dem ein Laserstrahl oszilliert wird, um mit einer gleichmäßigen Ausgangsleistung entsprechend einem Stand der Technik ausgestrahlt zu werden, und in dem zinkplattierte Stahlbleche in einem Zustand laminiert und miteinander verschweißt werden, in dem ihre zinkplattierten Schichten aneinander befestigt sind.
  • Beste Ausführungsform der Erfindung
  • Als erstes wird ein Aspekt des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung der Laserbearbeitungsvorrichtung detailliert hauptsächlich auf der Grundlage von 1 beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen identische Bezugszeichen und Symbole die gleichen oder entsprechende Bestandteile.
  • Die Laserbearbeitungsvorrichtung weist im allgemeinen auf: einen Halbleiterstapel (auf den sich ebenfalls als ein Halbleiterlasermodul bezogen wird) 1, der eine Vielzahl von Halbleiterlaserelementen aufweist (ihre Darstellung wurde unterlassen), und eine Steuereinrichtung (obwohl ihre Darstellung unterlassen wurde, wird ihre Funktion später beschrieben) zum Steuern der Emission des von jedem der Halbleiterlaserelementen ausgesendeten Laserstrahls. Der Halbleiterstapel 1 ist in eine Vielzahl von Blöcken B11, B12, B13, B14 entsprechend der Bearbeitungszielstelle Wa eines Werkstücks W unterteilt. Die Steuereinrichtung steuert die Ausstrahlung des Laserstrahls von jedem der Blöcke B11, B12, B13, B14, um bezüglich der Zeit änderbar zu sein.
  • Jedes der Halbleiterlaserelemente sendet einen Laserstrahl mit einer vorbestimmten Energiedichte von einer seiner Stirnflächen, wenn diesem elektrische Energie zugeführt wird, aus. Die Ausgangsleistung und die Strahlungszeitdauer des ausgesendeten Laserstrahls können durch die Änderung der Größe der zuzuführenden elektrischen Energie oder der Zeitdauer zum Zuführen der elektrischen Energie beliebig geändert werden. Beim Halbleiterstapel 1 sind die Halbleiterlaserelemente in einer solchen Weise angeordnet, daß ihre Stirnflächen, die den Laserstrahl ausstrahlen, in einer Linie angeordnet sind, um einen Halbleiterstab (seine Darstellung wurde unterlassen) zu bilden. Der Halbleiterstapel 1 wird durch das Ansammeln einer Vielzahl von Halbleiterstäben gebildet. Der Halbleiterstapel 1 kann in eine beliebige Form gebracht werden, indem eine Vielzahl von Halbleiterlaserelementen in einer Matrix angeordnet wird. Bei dem in 1 gezeigten Aspekt ist zum einfachen Verständnis ein Zustand dargestellt, in dem die Halbleiterlaserelemente in einer solchen Weise laminiert sind, daß die Stirnfläche 1a des Halbleiterstapels 1 zum Aussenden des Laserstrahls eine im wesentlichen rechteckige Form hat und die Stirnfläche 1a, die auf diese Weise ausgebildet ist, in vier rechteckige Blöcke B11, B12, B13, B14 unterteilt ist, die im wesentlichen gleiche Größen (Bereiche) zueinander haben. Die Formen der Stirnfläche 1a des Halbleiterstapels 1 zum Aussenden des Laserstrahls und der Blöcke B11, B12, B13, B14, die durch das Unterteilen der Stirnfläche 1a erhalten werden, und die Anzahl der Blöcke, die durch das Unterteilen der Stirnfläche 1a erhalten wird, kann entsprechend der Form der Bearbeitungszielstelle Wa des Werkstücks W beliebig bestimmt werden.
  • Wenn nötig ist eine Kondensorlinse 3 (siehe 5) zwischen der Stirnfläche 1a des Halbleiterstapels 1 zum Aussenden des Laserstrahls und der Bearbeitungszielstelle Wa des Werkstücks W vorgesehen, um den ausgesendeten Laserstrahl auf die Bearbeitungszielstelle Wa mit einem vorbestimmten Brennpunkt zu strahlen.
  • Bei diesem Aspekt sind Energiequellen P1, P2, P3, P4 zum Zuführen von elektrischer Energie mit den unterteilten Blöcken B11, B12, B13 bzw. B14 in entsprechender Weise verbunden. Die Steuereinrichtung, deren Darstellung unterlassen wurde, steuert die elektrische Energie, die von den jeweiligen Energiequellen P1, P2, P3, P4 den jeweiligen Blöcken B11, B12, B13, B14 zugeführt werden soll, in einer solchen Weise, daß sich die elektrische Energie entsprechend der vergangenen Zeit ändert. Im Ergebnis ändert sich die Ausgangsleistung des Laserstrahls, der vom Halbleiterstapel 1 ausgesendet wurde, bezüglich der Zeit in der Reihenfolgen der benachbarten Blöcke B11, B12, B13, B14, B11 und so weiter. Daher kann bei der Laserbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Laserstrahl mit einer geeigneten Energiedichte einfach auf die Bearbeitungszielstelle Wa des Werkstücks in dem Zustand ausgestrahlt werden, in dem der Laserstrahl in oszillierender Weise (in diesem Aspekt) gedreht wird, ohne daß ein Mechanismus zum Vibrieren der Kondensorlinse (21) oder ein Mechanismus zum wiederholten Rotieren des Abtastspiegels 4 (22), wie diese beim Stand der Technik verwendet wurden, zum Einsatz gelangt. Folglich kann eine spezifizierte Laserbearbeitung stabil ausgeführt werden. Außerdem kann die Struktur der Laserbearbeitungsvorrichtung zur Verringerung der Größe vereinfacht werden und kann die Lebensdauer der Vorrichtung verbessert werden.
  • Bei der Laserbearbeitungsvorrichtung mit dieser Struktur wird die elektrische Energie, die jedem der Blöcke zugeführt werden soll, in Abhängigkeit von der beabsichtigten Bearbeitung eingestellt, z. B. Bearbeitung wie Schweißen und Plattierung, bei denen der Zustand der Bearbeitungszielstelle Wa des Werkstücks W zu einer flüssigen Phase geändert wird, eine Wärmebehandlung wie z. B. Quenchen und Tempern, eine Bearbeitung wie Markieren, wo der Zustand der Bearbeitungszielstelle Wa des Werkstücks W nicht in eine flüssige Phase geändert wird, oder Bearbeiten, wo der Zustand der Bearbeitungszielstelle Wa des Werkstücks W zu einer gasförmigen Phase geändert und dieses dann verdampft wird. Auf diese Weise kann der Laserstrahl mit einer Ausgangsleistung ausgestrahlt werden, die für die beabsichtigte Bearbeitung erforderlich ist. Außerdem kann der Bereich, in dem der Laserstrahl ausgestrahlt werden kann, entsprechend den Größen des laminierten und geformten Halbleiterstapels 1 und der unterteilten Blöcke B11, B12, B13, B14 bestimmt werden.
  • Als nächstes wird das Laserbearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung detailliert auf der Grundlage der 1 bis 6 bezüglich dem Fall beschrieben, in dem Schweißen ausgeführt wird, indem die Laserbearbeitungsvorrichtung verwendet wird, die gemäß Vorbeschreibung strukturiert ist.
  • Beim Laserbearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist im allgemeinen der Halbleiterstapel 1, der eine Vielzahl von Halbleiterlaserelementen aufweist, in eine Vielzahl von Blöcken B11, B12, B13, B14 unterteilt und wird der Strahlungsausgang des Laserstrahls L, der von jedem der Blöcke B11, B12, B13, B14 ausgesendet wird, gesteuert, um sich über der Zeit zu ändern; außerdem wird der Strahlungsausgang des Laserstrahls L gesteuert, um zwischen den benachbarten Blöcken B11, B12, B13, B14 aufeinanderfolgend zu wechseln.
  • Als erstes wird die Stirnfläche 1a des Halbleiterstapels 1 zum Aussenden des Laserstrahls angeordnet, um der Bearbeitungszielstelle Wa des Werkstücks W gegenüberzuliegen. Zwischen der Bearbeitungszielstelle Wa und der Stirnfläche A1 des Halbleiterstapels 1 wird, wenn nötig, eine Kondensorlinse 3 in einer solchen Weise eingestellt und angeordnet, daß der Laserstrahl L mit einem vorbestimmten Konvergierungsdurchmesser ausgestrahlt werden kann. Der Halbleiterstapel 1 des in 1 gezeigten Aspekts s ist in einer solchen Weise unterteilt, daß die Blöcke B11 und B12, B12 und B13, B13 und B14 und B14 und B11 gemäß Vorbeschreibung benachbart angeordnet sind.
  • In diesem Zustand wird elektrische Energie mit einer vorbestimmten Größe von den Energiequellen P1, P2, P3, P4 den entsprechenden Blöcken B11, B12, B13, B14 durch die Steuereinrichtung zu vorbestimmten Zeitpunkten zugeführt; gleichzeitig werden die Bearbeitungszielstelle Wa und der Halbleiterstapel 1 entlang der Schweißrichtung relativ bewegt. Zu diesem Zeitpunkt führt die Steuereinrichtung die Steuerung in einer solchen Weise aus, daß die zugeführte elektrische Energie zwischen den benachbarten Blöcken B11, B12, B13, B14 entsprechend dem Verstreichen von Zeit aufeinanderfolgend geändert wird. Die Steuerung wird nachfolgend beschrieben.
  • Beim in 1 gezeigten Aspekt wird die Steuerung so ausgeführt, daß die elektrische Energie zu einem der Blöcke B11, B12, B13, B14 aufeinanderfolgend von den Energiequellen P1, P2, P3, P4 in einer solchen Weise zugeführt (EIN) wird, daß der Laserstrahl L aufeinanderfolgend von nur einem der Blöcke B11, B12, B13, B14, B11 und so weiter entsprechend dem Zeitablauf ausgesendet wird, wohingegen die Zuführung von elektrischer Energie zu den verbliebenen Blöcke gestoppt wird (AUS).
  • Bei dem in 2 gezeigten Aspekt wird die Steuerung in einer solchen Weise ausgeführt, daß die elektrische Energie aufeinanderfolgend von den Energiequellen P1, P2, P3, P4 den entsprechenden benachbarten Blöcken B11, B12, B13, B14 überdeckend in einer solchen Weise zugeführt wird, daß der Laserstrahl von einer Vielzahl benachbarter Blöcke B11 und B12, B12 und B13, B13 und B14, B14 und B11 und so weiter in einer überdeckenden Weise entsprechend dem Zeitablauf aufeinanderfolgend ausgesendet wird, wohingegen die Zuführung von elektrischer Energie zu den verbliebenen Blöcken gestoppt wird (AUS). Auf die jeweilige in den 1 und 2 gezeigte Steuerung wird sich als EIN/AUS-Steuerung bezogen.
  • Bei dem in 3 gezeigten Aspekt wird die Steuerung so ausgeführt, daß die elektrische Energie mit einer konstanten Größe zu jedem der Blöcke B11, B12, B13, B14 geführt wird, ohne die elektrische Energie auszuschalten, die von den Quellen P1, P2, P3, P4 zugeführt wird; die Größe der zugeführten elektrischen Energie wird in der Reihenfolge der Blöcke B11, B12, B13, B14, B11 und so weiter erhöht. Daher wird bei diesem Aspekt ein Laserstrahl L mit einer Ausgangsleistung von konstantem Pegel oder größer immer von jedem der Blöcke B11, b12, B13, B14 ausgesendet; die Ausgangsleistung des Laserstrahls, der von einem der Blöcke B11, B12, B13, B14 ausgesendet wird, erhöht sich mit dem Verstreichen der Zeit. Auf die in 3 gezeigte Steuerung wird sich als eine Intensitätsänderungssteuerung bezogen.
  • Bei den in den 1 bis 3 gezeigten Aspekten wird die zugeführte elektrische Energie (d. h. die Strahlungsausgangsleistung) in Rechteckwellenform gesteuert. Im Gegensatz dazu wird bei dem in 4 gezeigten Aspekt die elektrische Energie, die von den jeweiligen Energiequellen P1, P2, P3, P4 den entsprechenden Blöcken B11, B12, B13, B14 zugeführt wird, in einer solchen Weise gesteuert, daß die elektrische Energie entsprechend dem Zeitablauf aufeinanderfolgend erhöht und allmählich verringert wird, so daß die elektrische Energie eine Sinuskurve oder eine freie Wellenform darstellt. Wenn sich die Wellenform der in diesem Aspekt gezeigten graphischen Darstellung auf dem niedrigsten Pegel (auf dem unteren Pegel) befindet, ist es wenn nötig möglich, die Steuerung auszuführen, bei der die zuzuführende elektrische Energie wie im Fall der in den 1 und 2 gezeigten Ein/Aus-Steuerung ausgeschaltet wird. Außerdem ist es ebenfalls möglich, eine Steuerung auszuführen, bei der die Zuführung von elektrischer Energie mit einer vorbestimmten Größe oder größer fortgesetzt wird, ohne die zugeführte elektrische Energie auszuschalten, wie im Fall der in 3 gezeigten Intensitätsänderungssteuerung.
  • Die vorliegende Erfindung weist ebenfalls Steuerungen auf, bei denen sich die Größe der elektrischen Energie, die von den Energiequellen P1, P2, P3, P4 den Blöcken B11, B12, B13, B14 zugeführt werden soll, und/oder die Zeitdauer für die Zuführung von dieser von denen der in den 1 bis 4 gezeigten Aspekte wenn nötig so lange unterscheidet, wie die Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls, der von jedem der Blöcke B11, B12, B13, B14 ausgesendet wird, gesteuert wird, um eine Änderung über der Zeit herbeizuführen.
  • Gemäß Vorbeschreibung wird die elektrische Energie, die von der jeweiligen Energiequelle P1, P2, P3, P4 zu jedem der Blöcke B11, B12, B13, B14 geführt wird, gesteuert, um eine Änderung über der Zeit herbeizuführen. Auf diese Weise wird, wie es in 5 gezeigt ist, die Position, die mit dem Laserstrahl (im Fall der Ein/Aus-Steuerung) bestrahlt wird, oder die Position, die mit dem Laserstrahl mit einer großen Strahlungsausgangsleistung (im Fall der Intensitätsänderungssteuerung) bestrahlt wird, in einer rotierenden Weise (entlang des Pfeils S in 5) entsprechend dem Zeitablauf in diesem Aspekt bewegt, so daß der Laserstrahl L innerhalb des Bereiches oszilliert, in dem der Laserstrahl L durch alle Blöcke B11, B12, B13, B14 ausgestrahlt werden kann. Im Ergebnis wird der Laserstrahl L mit einer geeigneten Energiedichte auf die Bearbeitungszielstelle Wa des Werkstücks W mit einer geeigneten Ausgangsleistung gestrahlt. Daher wird, wenn die Bearbeitungszielstelle Wa des Werkstücks W geschweißt wird, eine Position bei der Bearbeitungszielstelle Wa, wo ihr Zustand in eine flüssige Phase geändert wird und dann erneut verfestigt wird, aufeinanderfolgend (entlang des Pfeils s in 5) entsprechend der Bewegung der Position, die mit dem Laserstrahl L bestrahlt wird, oder der Position, die mit dem Laserstrahl L mit einer großen Strahlungsausgangslei stung bestrahlt wird, bewegt. Dann nimmt das Material, das zu einer flüssigen Phase geändert wurde, eine Rührwirkung in einer solchen Weise auf, daß dieses vibriert. Auf diese Weise kann das Auftreten der Verzögerung bei der Verfestigung (das Bezugszeichen G in 23), die beim Stand der Technik verursacht wurde, unterdrückt werden, wodurch der Riß, wie ein Schrumpfungshohlraum (Bezugszeichen C in 24) oder ein Blaslunker beseitigt werden kann. Im Ergebnis ist es möglich, daß eine vortreffliche Raupe Y ohne Fehler beim Schweißen, wie es auch in 6 gezeigt ist, erzeugt wird.
  • Als nächstes wird ein weiteres Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die gleichen oder entsprechenden Bestandteile wie beim vorstehend genannten Aspekt werden mit den gleichen Bezugszeichen und Symbolen bezeichnet; ihre Beschreibung wird unterlassen; nur die sich unterscheidenden Bestandteile werden beschrieben.
  • Bei einem in 7 gezeigten Aspekt ist ein Halbleiterstapel 1 entsprechend der Breite einer Bearbeitungszielstelle Wa ausgebildet und in einer solchen Weise in Blöcke B21 bis B26 unterteilt, daß die Blöcke in Dickenrichtung des Halbleiterstapels 1 in einer Linie angeordnet sind. Ferner steuert eine Steuereinrichtung die elektrische Energie, die jedem der Blöcke B21 bis B26 zugeführt werden soll, in einer solchen Weise, daß die Ausgangsleistung eines ausgestrahlten Laserstrahls L aufeinanderfolgend über der Zeit in der Reihenfolge der benachbarten Blöcke B21, B22, B23, B24, B25, B26 geändert wird, so daß dieser oszilliert. In diesem Zustand werden der Halbleiterstapel 1 und die Bearbeitungszielstelle Wa des Werkstücks W relativ bewegt, um eine vorbestimmte Bearbeitung auszuführen.
  • Zu diesem Zeitpunkt kann wenn nötig die Zuführung von elektrischer Energie in einer solchen Weise gesteuert werden, daß die elektrische Energie in einer einzigen Richtung in der Reihenfolge der angeordneten Blöcke B21, B22, B23, B24, B25, B26, B21 und so weiter, wie es durch einen Pfeil mit Strich-Punkt-Linie in jeder der Fig. (a), (b) und (c) von 7 gezeigt ist, zugeführt wird. Alternativ dazu kann die Zuführung von elektrischer Energie ebenfalls in einer solchen Weise gesteuert werden, daß die elektrische Energie reziprok in der Reihenfolge der Blöcke B21, B22, B23, B24, B25, B26, B25 und so weiter, wie es durch einen Pfeil mit Strich-Zweipunkt-Linie gezeigt ist, zugeführt wird. Ferner kann die Größe (Intensität) der Ausgangsleistung des Laserstrahls, der von jedem der Blöcke B21 bis B26 ausgesendet wird, wenn nötig, wie es in 7(a) gezeigt ist, auf einen zueinander identischen Pegel eingestellt werden. Alternativ kann, wie es in 7(b) gezeigt ist, die Größe (Intensität) der Ausgangsleistung des Laserstrahls L eingestellt werden, so daß diese in Abhängigkeit von den Position in Breitenrichtung des Bearbeitungszielstelle Wa beispielsweise in einer solche Weise geändert wird, daß diese von den mittleren Blöcken B22 bis B25 zu zumindest dem Block 21 an einem Ende und/oder B26 allmählich erhöht wird. Außerdem kann die Zeitdauer zum Aussenden des Laserstrahls L von jedem der Blöcke B21 bis B26 eingestellt werden, so daß diese in Abhängigkeit von den Positionen in Breitenrichtung der Bearbeitungszielstelle Wa beispielsweise in einer solchen Weise geändert wird, daß die Zeitdauer in zumindest dem Block B21 an einem Endabschnitt und/oder B26 länger und in den mittleren Blöcken B23, B24, wie es in 7(c) gezeigt ist, kürzer eingestellt wird.
  • Bei einem in 8 gezeigten Aspekt ist ein Halbleiterstapel 1 so ausgebildet, daß dieser eine Breite hat, die gleich der maximal möglichen Breite der Bearbeitungszielstelle Wa der unterschiedlichen Typen an Werkstücken W oder größer als diese ist, und ist dieser in einer solchen Weise in identische Breiten unterteilt, daß die sechs Blöcke B21 bis B28 in einer Linie in Breitenrichtung des Halbleiterstapels 1 angeordnet sind. Andrerseits ist die Breite der Bearbeitungszielstelle Wa, die in 8 gezeigt ist, schmaler als die Breite des Halbleiterstapels 1 und gleich der Gesamtbreite der sechs Blöcke der Blöcke B21 bis B28. Daher werden die Blöcke B21 und B28 an den beiden Enden oder die Blöcke B21 und B22 oder die Blöcke B27, B28 an einem Ende nicht mit der elektrischen Energie von den entsprechenden Energiequellen (Aus) versorgt; der Laserstrahl wird so gesteuert, daß dieser von den verbleibenden Blöcken, die der Bearbeitungszielstelle Wa entsprechen, in einer solchen Weise ausgesendet wird, daß sich die Ausgangsleistung des Laserstrahls über der Zeit ändert. Ferner ist es wenn nötig, wenn die Steuerung, bei der die Größe der Strahlungsausgangsleistung und/oder die Strahlungszeitdauer des Laserstrahls L in Abhängigkeit von den Positionen der Blöcke B21 bis B28 in Breitenrichtung geändert wird, wie es in (a), (b) und (c) von 7 gezeigt ist, ebenfalls zusammen mit der vorstehend genannten Steuerung in den Fall ausgeführt wird, in dem zwei blechartige Materialien als beispielsweise Werkstück W zusammengeschweißt werden, möglich, mit unterschiedlichen Breiten der Bearbeitungszielstelle Wa umzugehen, deren Differenz durch eine Lücke und ähnliches zwischen den blechartigen Materialien W, W bedingt ist.
  • In einem in 9 gezeigten Aspekt befindet sich ein Plattierpulvermaterial in Ringform mit einer großen Breite als ein Aufbaumaterial auf einer Bearbeitungszielstelle Wa; ein Halbleiterstapel 1 und die Bearbeitungszielstelle Wa sind in einer solchen Weise strukturiert, daß diese bewegt werden, um relativ umgeführt zu werden. Der Halbleiterstapel 1 ist in eine Vielzahl von Blöcken B21 bis B26 in einer solchen Weise unterteilt, daß die Blöcke in einer Linie in Breitenrichtung auf dem Halbleiterstapel 1. d. h. in einer Radialrichtung der ringförmigen Bearbeitungszielstelle Wa angeordnet sind. Der Halbleiterstapel 1 kann in der Form eines Fächers oder Trapezes in einer solchen Weise ausgebildet werden, daß eine Tiefe D einer Stirnfläche 1 zum Aussenden eines Laserstrahls zu dem Block hin, der sich an der äußersten Peripherie befindet, in Abhängigkeit von der Länge der Bearbeitungszielstelle Wa in ihrer Umfangsrichtung erhöht ist. Ferner kann die Größe der elektrischen Energie, die jedem der Blöcke B21 bis B26 zugeführt werden soll, und/oder die Zeitdauer für ihre Zuführung in einer solchen Weise gesteuert werden, daß die Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls größer wird und/oder die Strahlungszeitdauer zu dem Block hin, der sich an der äußersten Peripherie befindet, in Abhängigkeit von der Länge der Bearbeitungszielstelle Wa in ihrer Umfangsrichtung länger wird.
  • Bei der vorstehend genannten Struktur wird, wenn die Ausgangsleistung des von jedem der Blöcke B21 bis B26 ausgesendeten Laserstrahls geändert wird, so daß dieser in Breiten-(Radial-)Richtung der Bearbeitungszielstelle Wa entsprechend dem Zeitablauf in dem Zustand oszilliert, in dem der Halbleiterstapel 1 und die Bearbeitungszielstelle Wa bewegt werden, um eine kreisförmige Relativbewegung auszuführen, das Plattierpulvermaterial, das sich an der ringförmigen Bearbeitungszielstelle befindet, mit dem Laserstrahls L mit einer geeigneten Ausgangsleistung bestrahlt und nimmt dieses eine Rührwirkung auf, um unabhängig von seiner Position in Radialrichtung vibriert zu werden. Im Ergebnis wird eine in geeigneter Weise aufgebaute Plattierschicht ausgebildet.
  • In einem in 10 gezeigten Aspekt wird ein Halbleiterstapel 1 entsprechend einer Dicke der Werkstücks W ausgebildet, und wird dieser in Blöcke B31 bis B44 in einer solchen Weise unterteilt, daß die Blöcke in einer Linie in Breitenrichtung des Halbleiterstapels 1 angeordnet sind. Ferner führt eine Steuereinrichtung eine Ein/Aus-Steuerung für die elektrische Energie aus, die jedem der Blöcke B31 bis B44 zugeführt werden soll. Wenn ein Laserstrahl von einer Vielzahl von benachbarten Blöcken B34 bis B42 ausgesendet wird, ändert die Steuereinrichtung aufeinanderfolgend die Ausgangsleistung des Laserstrahls, der von den Blöcken B34 bis B42 ausgesendet wird, bezüglich der Zeit, so daß dieser oszilliert. In diesem Zustand führen der Halbleiterstapel 1 und die Bearbeitungszielstelle Wa des Werkstücks W eine Relativbewegung aus, um eine vorbestimmte Bearbeitung auszuführen.
  • Wie es in 10 gezeigt ist, wird der Laserstrahl in diesem Aspekt auf die Fläche des Werkstücks Wa gestrahlt, so daß die Farbe des bestrahlten Abschnitts zu einer Farbe wechselt, die sich von dem Abschnitt unterscheidet, der nicht mit dem Laserstrahl bestrahlt wird, um eine Markierung auf dem bestrahlten Abschnitt vorzunehmen. Die elektrische Energie, die von jeder der Energiequellen (ihre Darstellung ist hier unterlassen) den vorbestimmten Blöcken B34 bis B42 von den Blöcken B31 bis B44 zugeführt wird, ist auf die Größe eingestellt, die für die Markierung geeignet ist. Wenn eine im wesentlichen T-förmige Markierung auf die Fläche des Werkstücks W als Bearbeitungszielstelle Wa, wie es in 10 gezeigt ist, aufgebracht wird, wird den Blöcken B31 bis B33 und B43 bis B44 keine elektrische Energie zugeführt. Andrerseits wird, wenn der Halbleiterstapel 1 die Bearbeitungszielstelle T1 als ein Ergebnis der Rela tivbewegung bezüglich dem Werkstück W erreicht, die elektrische Energie aufeinanderfolgend den Blöcken B34 bis B42 in einer solchen Weise (EIN) zugeführt, daß sich die Ausgangsleistung des Laserstrahls zwischen den benachbarten Blöcken B34 bis B42 entsprechend der verstrichenen Zeit ändert. Dann, wenn der Halbleiterstapel 1 weiter die Bearbeitungszielstelle T2 als ein Ergebnis der Relativbewegung bezüglich des Werkstücks W erreicht, wird die Zuführung von elektrischer Energie zu den Blöcke B34 bis B37 und B39 bis B42 gestoppt (AUS); die Zuführung von elektrischer Energie wird nur für den Block B38 fortgesetzt. Danach wird, wenn der Halbleiterstapel 1 die Bearbeitungszielstelle T3 im Ergebnis der Relativbewegung bezüglich des Werkstücks W erreicht, die Zuführung von elektrischer Energie zum Block B38 ebenfalls gestoppt (Aus). Der Block B38 kann ferner in kleinere Blöcke unterteilt werden, obwohl die Darstellung unterlassen ist; die Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls kann gesteuert werden, um sich im Block B38 über der Zeit zu ändern.
  • Die 11 bis 13 zeigen einen Aspekt, in dem, wie im Fall des in 7 gezeigten Aspekts, ein Halbleiterstapel 1 entsprechend der Breite der Bearbeitungszielstelle Wa ausgebildet und in Blöcke B21 bis B30 in einer solchen Weise unterteilt ist, daß die Blöcke in einer Linie entlang der Breite des Halbleiterstapels 1 angeordnet sind; der Plattieraufbau wird unter Verwendung dieser Struktur ausgeführt. Wie es in einem unteren Abschnitt in 13 gezeigt ist, befindet sich ein Plattierpulvermaterial, das aus einem Pulvermetall und ähnlichem hergestellt ist, als ein Aufbaumaterial auf einer Bearbeitungszielstelle Wa eines Basismaterials als ein Werkstück W. Eine nicht dargestellte Steuereinrichtung steuert die elektrische Energie, die jedem der Blöcke B21 bis B30 zugeführt werden soll, in einer solchen Weise, daß ein Laserstrahl L, der von den benachbarten Blöcken B30, B29, B28, ... B23, B22, B21 ausgestrahlt wird, in einem Zustand ausgestrahlt wird, in dem sich sowohl seine Ausgangsleistung als auch seine Strahlungszeitdauer, wie es in 12 gezeigt ist, ändern. Der Laserstrahl L wird aufeinanderfolgend in einer oszillierenden Weise in einem Zustand ausgestrahlt, in dem seine Ausgangsleistung allmählich verringert wird und seine Ausstrahlzeitdauer zu einem mittleren Abschnitt der Bearbeitungszielstelle Wa hin verringert wird, anders ausgedrückt sich seine Ausgangsleistung allmählich erhöht und auch seine Strahlungzeitdauer zu den beiden Endabschnitten hin verlängert ist. Gemäß Vorbeschreibung besteht, da die Wärme in einem mittleren Bereich des geschmolzenen Abschnitts des Basismaterials kaum freigegeben werden kann, eine Tendenz dahingehend, daß sich der geschmolzene Abschnitt vergrößert und sich sein Endabschnitt einfach abkühlt, da die Wärme einfach freigegeben wird. Im Gegensatz dazu wird in diesem Aspekt, wie es im oberen Abschnitt in 13 gezeigt ist, die Ausgangsleistung des ausgestrahlten Laserstrahls in einer solchen Weise gesteuert, daß die Ausgangsleistung des ausgestrahlten Laserstrahls im mittleren Abschnitt der Bearbeitungszielstelle Wa relativ klein ist und an beiden Endabschnitten relativ groß ist. Folglich wird die Differenz bei den Temperaturen von Abschnitt zu Abschnitt bei der Bearbeitungszielstelle Wa unterdrückt; gleichzeitig wird der geschmolzene Abschnitt des Basismaterials zu einer gleichmäßig und angemessenen Tiefe in Breitenrichtung (in einer linken und rechten Richtung in 13) ausgebildet. Daher wird kein Riß erzeugt, der beim Stand der Technik verursacht wurde, wo der Laser auf das Aufbaumaterial mit einer gleichmäßigen Ausgangsleistung (siehe 25) gestrahlt wurde, wodurch sich ergeben hat, daß sich das Basismaterial verdünnt, wodurch sich eine Änderung bei der Zusammensetzung des Aufbaumaterials und eine Erhöhung der Härte (vergleiche 13 und 25) ergibt. Diese Steuerung ist nicht nur auf den Plattieraufbau sondern auch auf eine Wärmebehandlung, wie z. B. Quenchen oder ähnliches, anwendbar. Außerdem ist die Steuerung des Laserstrahls L, der von den Blöcken B21 bis B30 ausgesendet wird, nicht auf die Ein/Aus-Steuerung der Ausgangsleistung des Laserstrahls L sowie die Steuerung der Verlängerung und Verkürzung der Strahlungszeitdauer gemäß Vorbeschreibung begrenzt; sowohl die Ein/Aus-Steuerung als auch die Steuerung der Verlängerung und Verkürzung der Strahlungszeitdauer kann ausgeführt werden, oder die Intensitätsänderungssteuerung des Laserstrahls L kann kombiniert oder allein ausgeführt werden.
  • Die 14 bis 16 zeigen einen Aspekt, bei dem ein Halbleitermodul 1 in einen Block Ba, der einen Laserstrahl La zu einer Bearbeitungszielstelle Wa bei der Bearbeitung kontinuierlich ausstrahlt, und einen Block Bb, der einen Laserstrahl Lb ausstrahlt, dessen Strahlungsausgansleistung über der Zeit geändert wird, unterteilt ist; aluminiumplattierte Stahlbleche werden laminiert und in einem Zustand zusammengeschweißt, in dem die aluminiumplattierten Schichten miteinander in Berührung stehen.
  • Bei einem Halbleitermodul 1 von 14 ist, wie es in einem oberen Abschnitt in 14 gezeigt ist, eine Vielzahl von Blöcken Bb, deren jeweilige Ausgangsleistung sich über der Zeit ändert, in einer solchen Weise angeordnet, daß diese den Block Ba umgeben, der kontinuierlich den Laserstrahl La ausstrahlt. Die Blöcke Bb werden in einer solchen Weise gesteuert, daß diese den Laserstrahl Lb aufeinanderfolgend rotierend ausstrahlen, so daß dieser oszilliert, wie es durch einen Pfeil S in 14 gezeigt ist. Wie es in einem unteren Abschnitt in 14 gezeigt ist, ist der Laserstrahl Lb, der von den Blöcken Bb in einer oszillierenden Weise ausgestrahlt wird, nicht auf das Ausgestrahlt-Werden allein begrenzt, sondern können die Blöcke Bb in einer solchen Weise gesteuert werden, daß die Laserstrahlen Lb, Lb und so weiter von zwei oder mehr der Blöcken Bb ausgestrahlt werden können.
  • Bei einem Halbleitermodul 1 von 15 sind, wie es in einem oberen Abschnitt in 15 gezeigt ist, ist eine Vielzahl von Blöcken Bb, deren jeweilige Strahlungsausgangsleistung über der Zeit geändert wird, entlang beider Seitenkanten eines Blocks Ba angeordnet, der den Laserstrahl La parallel zur Schweißrichtung (ein Pfeil M) kontinuierlich ausstrahlt. Die Blöcke Bb werden in einer solchen Weise gesteuert, daß diese den Laserstrahl Lb in eine Richtung wiederholt oder in eine reziproke Richtung in einer oszillierenden Weise, wie es durch einen Pfeil S in 15 gezeigt ist, aufeinanderfolgend ausstrahlen. In den 14 und 15 zeigt der Pfeil M eine Schweißrichtung.
  • Als ein Ergebnis der in den 14 und 15 gezeigten Struktur nimmt bei einem geschmolzenen Bad X, das an der Bearbeitungszielstelle Wa ausgebildet ist, da der Laserstrahl Lb bewegt und ausgestrahlt wird, um um die Seitenkanten des Gebietes, das mit der Laserstrahl La bestrahlt wird, der kontinuierliche ausgestrahlt wird, oder entlang von diesen zu oszillieren (der Pfeil s, der im unteren Abschnitt in den 14 und 15 gezeigt ist), das geschmolzene Metall eine Rührwirkung auf. Aufgrund dieser Wirkung tritt, selbst wenn die aluminiumplattierten Stahlbleche laminiert und in einem Zustand aneinander geschweißt sind, in dem ihre aluminiumplattierten Schichten miteinander in Berührung stehen, wie es in 16 gezeigt ist, kein Zustand auf, in dem die aluminiumplattierten Schichten, die miteinander in Berührung stehen, geschmolzen und gesteigert sind; daher wird eine intermetallische Phase des Aluminiums und Eisen erzeugt, wie es beim Stand der Technik verursacht wurde (26). Im Ergebnis ist der geschweißte Abschnitt in diesem Aspekt in einem geeigneten Zustand ausgebildet, ohne daß dieser spröde ist. Die Steuerung des Laserstrahls Lb, der von den Blöcken Bb ausgesendet wird, ist nicht auf die Ein/Aus-Steuerung der Ausgangsleistung des Laserstrahls L gemäß Vorbeschreibung begrenzt; die Ein/Aus-Steuerung kann in Kombination mit der Steuerung für die Verlängerung und Verkürzung der Strahlungszeitdauer oder mit der Intensitätsänderungssteuerung des Laserstrahls Lb ausgeführt werden; alternativ dazu kann eine dieser Steuerungen allein ausgeführt werden. Eine solche Struktur ist nicht auf einen Fall begrenzt, in dem die aluminiumplattierten Stahlbleche laminiert und miteinander verschweißt sind, sondern kann auch bei anderen Schweißtypen oder Plattieraufbauarten, z. B. bei einer Wärmebehandlung, wie z. B. Quenchen, angewendet werden.
  • Die 17 bis 20 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Halbleitermodul 1 in einen Block Ba, der einen Laserstrahl La zu einer Bearbeitungszielstelle Wa kontinuierlich ausstrahlt, und einen Block Bb, der einen Laserstrahl Lb, dessen Strahlungsausgangsleistung über der Zeit geändert wird, ausstrahlt, unterteilt ist; zinkplattierte Stahlbleche werden laminiert und in einem Zustand miteinander verschweißt, in dem die zinkplattierten Schichten einander berühren. In den 17 bis 20 zeigt ein Pfeil M eine Schweißrichtung. Die Struktur dieses Ausführungsbeispiels weicht von dem in den 14 bis 16 gezeigten Aspekt darin ab, daß der Block, der den Laserstrahl La kontinuierlich ausstrahlt, vorn Ba bzw. hinten Ba' in Schweißrichtung angeordnet ist und daß eine Vielzahl von oszillierenden Blöcken Bb um beide Blöcke Ba, Ba', einschließlich des Bereichs zwischen diesen, angeordnet ist. Außerdem wird die Ausgangsleistung des Laserstrahls La', der vom Block Ba' ausgestrahlt wird, der sich in Schweißrichtung hinten unter den Blöcken Ba, Ba' befindet, die den Laserstrahl La kontinuierlich ausstrahlen, so gesteuert, daß diese niedriger als die Ausgangsleistung des Laserstrahls La ist, die vom Block Ba ausgestrahlt wird, der sich vorn befindet.
  • Bei einem Halbleitermodul 1 von 17 ist eine Vielzahl von Blöcken Bb, deren jeweilige Strahlungsausgangsleistung über der Zeit geändert wird, zwischen dem vorderen und hinteren Block Ba, Ba' angeordnet, die den Laserstrahl La bzw. La' kontinuierlich ausstrahlen. Die Blöcke Bb werden gesteuert, um den Laserstrahl Lb aufeinanderfolgend in einer oszillierenden Weise auszustrahlen.
  • Bei einem Halbleitermodul 1 von 18 befindet sich eine Vielzahl von Blöcken Bb, deren jeweilige Strahlungsausgangsleistung über der Zeit geändert wird, zwischen dem vorderen und hinteren Block Ba, Ba', die den Laserstrahl La bzw. La' kontinuierlich ausstrahlen. Diese Blöcke Bb sind in zwei Linien angeordnet; außerdem sind diese so angeordnet, daß sie bezüglich der Schweißrichtung in einer solchen Weise geneigt sind, daß die Linien vorn zueinander beabstandet sind und sich hinten aneinander annähern.
  • Bei einem Halbleitermodul 1 von 19 ist eine Vielzahl von Blöcken Bb, deren jeweilige Strahlungsausgangsleistung über der Zeit geändert wird, in einer solchen Weise angeordnet, daß diese einen hinteren Block Ba' umgeben, der einen Laserstrahl La' kontinuierlich ausstrahlt.
  • Bei allen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung der 17 bis 19 wird, selbst wenn Blasen V im Ergebnis der Verdampfung aufgrund des niedrigen Schmelzpunktes der zinkplattierten Schicht, wie es in 20 gezeigt ist, erzeugt werden, der Laserstrahl La' vom Block Ba' ausgesendet, der hinten angeordnet ist, um die Löcher Va zur Freigabe des Gases der Blasen V auszubilden. Außerdem werden die Blöcke Bb gesteuert, um den Laserstrahl Lb in einer oszillierenden Weise auszustrahlen; im Ergebnis nimmt das geschmolzene Metall eine Rührwirkung in einem Bereich zwischen oder um die Abschnitte ein, die mit den Laserstrahlen La, La' kontinuierlich bestrahlt werden. Daher werden, selbst in dem Fall, in dem zinkplattierte Stahlbleche laminiert und miteinander verschweißt werden, keine Blasen B abgeblasen, um Blaslunker H im geschweißten Abschnitt im hinteren Teil des Schweißbades X in Schweißrichtung M zu erzeugen, wie diese beim Stand der Technik erzeugt wurden (siehe 27). Die Löcher Va zur Freigabe des Gases der Blasen V, die durch den Laserstrahl La' ausgebildet werden, verschwinden, bevor das geschmolzene Bad verfestigt wird, da die Blasen V mit dem geschmolzenen Metall des geschmolzenen Bades X gefüllt sind.
  • Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuerung des Laserstrahls Lb, der von den Blöcken Bb ausgesendet wird, nicht auf die Ein/Aus-Steuerung der Ausgangsleistung des Laserstrahls L gemäß Vorbeschreibung beschränkt; die Ein/Aus-Steuerung kann in Kombination mit der Steuerung zur Verlängerung und Verkürzung der Strahlungszeitdauer oder der Intensitätsänderungssteuerung des Laserstrahls Lb ausgeführt werden; alternativ dazu kann jede dieser Steuerungen allein ausgeführt werden. Eine solche Struktur ist nicht auf einen Fall beschränkt, in dem zinkplattierte Stahlbleche laminiert und miteinander verschweißt sind, sondern kann auf andere Schweißtypen oder Plattieraufbauarten, z. B. auf eine Wärmebehandlung, wie z. B. Quenchen, angewendet werden.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit einer einfachen Struktur vorzusehen, die eine Laserbearbeitung in geeigneter Weise ausführen kann, indem ein Laserstrahl einfach und genau in oszillierender Weise mit einer vorbestimmten Energiedichte und mit einer vorbestimmten Ausgangsleistung sowie in einer vorbestimmten Zeitdauer auf eine Bearbeitungszielstelle in einem vorbestimmten Bereich ausgestrahlt wird, und die in der Größe verringert werden kann, die mit einfacher Instandhaltung gewartet werden kann und die eine verbesserte Lebensdauer hat.
  • Außerdem ist es entsprechend der vorliegenden Erfindung ebenfalls möglich, ein Verfahren zum geeigneten Ausführen einer Laserbearbeitung vorzusehen, indem ein Laserstrahl mit einer vorbestimmten Energiedichte und einer vorbestimmten Ausgangsleistung sowie in einer vorbestimmten Zeitdauer auf eine Bearbeitungszielstelle in einem vorbestimmten Bereich durch einfache Steuerung gestrahlt wird.
  • Die vorliegende Erfindung sieht somit eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit einer einfachen Struktur vor, die eine Laserbearbeitung in geeigneter Weise ausführen kann, indem ein Laserstrahl in einfacher Weise mit einer vorbestimmten Energiedichte auf eine Bearbeitungszielstelle in einem vorbestimmten Bereich gestrahlt wird, und die außerdem in der Größe verringert werden kann, mit einfacher Instandhaltung gewartet werden kann und die eine verbesserte Lebensdauer hat.
  • Die Vorrichtung weist auf: einen Halbleiterstapel 1 mit einer Vielzahl von Halbleiterlaserelementen und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Aussendens des Laserstrahls, der von jedem der Halbleiterlaserelemente ausgestrahlt wird. Der Halbleiterstapel 1 ist in eine Vielzahl an Blöcke B11, B12, B13, B14 entsprechend der Bearbeitungszielstelle eines Werkstücks unterteilt. Die Steuerung steuert die Strahlung des Laserstrahls von jedem der Blöcke B11, B12, B13, B14, so daß sich diese über der Zeit ändert.

Claims (9)

  1. Laserbearbeitungsvorrichtung, die aufweist: einen Halbleiterstapel (1), der eine Vielzahl von Halbleiterlaserelementen aufweist und der in eine Vielzahl an Blöcken unterteilt ist, und eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Strahlungsausgangsleistung eines Laserstrahls von jedem der Blöcke, um über der Zeit änderbar zu sein, wobei die Form der Stirnfläche (1a) des Halbleiterstapels (1) und die Anzahl der Blöcke entsprechend der Form der Bearbeitungszielstelle (Wa) des Werkstücks (W) bestimmt sind, wobei der Halbleiterstapel (1) Blöcke (Ba, Ba'), die einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlen, und Blöcke (Bb), deren Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls sich über der Zeit ändert, aufweist, wobei die Blöcke (Ba, Ba'), die einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlen, vorn und hinten in einer Bearbeitungsrichtung (M) angeordnet sind, wobei die Blöcke (Bb), deren Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls sich über der Zeit ändert und die entweder zwischen den einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlenden Blöcken (Ba, Ba') angeordnet sind oder die einen einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlenden Block (Ba') umgeben, gesteuert werden, um einen Laserstrahl in einer oszillierenden Weise auszustrahlen, so dass eine Rührwirkung in einem Bereich zwischen den kontinuierlich bestrahlten Abschnitten erzeugbar ist.
  2. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Vielzahl an Energiequellen, die jeweils mit einem jeweiligen der Blöcke verbunden sind, um dem jeweiligen Block elektrische Energie zuzuführen.
  3. Laserbearbeitungsverfahren, wobei ein Halbleiterstapel (1), der eine Vielzahl ein Halbleiterlaserelementen aufweist, in eine Vielzahl an Blöcke unterteilt ist und daß eine Strahlungsausgangsleistung eines Laserstrahls von jedem der Blöcke ausgesendet wird und über der Zeit geändert wird, wobei die Form der Stirnfläche (1a) des Halbleiterstapels (1) und die Anzahl der Blöcke entsprechend der Form der Bearbeitungszielstelle (Wa) des Werkstücks (W) bestimmt sind, wobei der Halbleiterstapel (1) Blöcke (Ba, Ba'), die einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlen, und Blöcke (Bb), deren Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls sich über der Zeit ändert, aufweist, wobei die Blöcke (Ba, Ba'), die einen Laserstrahl kontinuierlich ausstrahlen, vorn und hinten in Bearbeitungsrichtung (M) angeordnet sind und die Strahlungsausgangsleistung des Blocks (Ba'), der sich in Bearbeitungsrichtung hinten befindet, niedrig eingestellt ist.
  4. Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 3, wobei die Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls, der von jedem der Blöcke (Bb), deren Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls sich über der Zeit ändert, ausgestrahlt wird, zwischen benachbarten Blöcken (Bb) aufeinanderfolgend geändert wird.
  5. Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Blöcke (Bb), deren Strahlungsausgangsleistung des Laserstrahls sich über der Zeit ändert, in zwei Linien angeordnet sind, und so angeordnet sind, dass sie bezüglich der Bearbeitungsrichtung in einer solchen Weise geneigt sind, daß die Linien vorn zueinander beabstandet sind und sich hinten aneinander annähern.
  6. Laserbearbeitungsverfahren nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, wobei die Laserbearbeitung eine Aufbaubearbeitung ist, bei der ein Aufbaumaterial auf einem Basismaterial aufgebaut wird.
  7. Laserbearbeitungsverfahren nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, wobei die Laserbearbeitung Schweißen ist, wobei die blechartigen Materialien, von denen jedes ein plattiertes Basismaterial aufweist, miteinander verschweißt werden.
  8. Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 7, wobei das blechartige Material ein aluminiumplattiertes Stahlblech ist.
  9. Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 7, wobei das blechartige Material ein zinkplattiertes Stahlblech ist.
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