JP2000288755A - レーザー接合方法及びその装置 - Google Patents
レーザー接合方法及びその装置Info
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- JP2000288755A JP2000288755A JP11094890A JP9489099A JP2000288755A JP 2000288755 A JP2000288755 A JP 2000288755A JP 11094890 A JP11094890 A JP 11094890A JP 9489099 A JP9489099 A JP 9489099A JP 2000288755 A JP2000288755 A JP 2000288755A
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- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 丸棒状の金属棒と箔状の金属板とをレーザー
光の照射によって接合するレーザー接合方法及びその装
置を提供する。 【解決手段】 金属板２上に金属棒１を配置して、金属
棒１の金属板２との接触箇所の近傍に集光されるように
レーザー光５を照射する。レーザー光照射によって金属
棒１の表面が溶融し、その溶融物が流れ落ちた金属板２
の表面が溶融し、溶融部が凝固することにより、金属棒
１と金属板２とが接合される。
光の照射によって接合するレーザー接合方法及びその装
置を提供する。 【解決手段】 金属板２上に金属棒１を配置して、金属
棒１の金属板２との接触箇所の近傍に集光されるように
レーザー光５を照射する。レーザー光照射によって金属
棒１の表面が溶融し、その溶融物が流れ落ちた金属板２
の表面が溶融し、溶融部が凝固することにより、金属棒
１と金属板２とが接合される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、丸棒状の金属棒と
箔状の金属板とをレーザー溶接により接合するレーザー
接合に関するもので、特に、水銀放電灯などの照明灯の
電極に用いられる金属棒と金属板との接合に適したレー
ザー接合方法及びその装置に関するものである。
箔状の金属板とをレーザー溶接により接合するレーザー
接合に関するもので、特に、水銀放電灯などの照明灯の
電極に用いられる金属棒と金属板との接合に適したレー
ザー接合方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１３（ａ）（ｂ）は、照明灯の一例で
ある小型水銀放電灯の構造を示すもので、ガラス管６１
の中央部を球形に膨出形成した球形部６１ａ内に対向配
置された電極棒６２、６２は、それぞれ球形部６１ａか
ら引き出されて金属箔６３に接合され、更に金属箔６３
に電極リード６４を接合して、この電極リード６４はガ
ラス管６１の外に引き出される。前記球形部６１ａ内を
封止すると同時に水銀を封入するために、ガラス管６１
は図１３（ｂ）に示すように、前記金属箔６３を中心と
する位置で軟化もしくは溶融によって収縮させ、ガラス
管６１の中空部を埋めて気密封止される。
ある小型水銀放電灯の構造を示すもので、ガラス管６１
の中央部を球形に膨出形成した球形部６１ａ内に対向配
置された電極棒６２、６２は、それぞれ球形部６１ａか
ら引き出されて金属箔６３に接合され、更に金属箔６３
に電極リード６４を接合して、この電極リード６４はガ
ラス管６１の外に引き出される。前記球形部６１ａ内を
封止すると同時に水銀を封入するために、ガラス管６１
は図１３（ｂ）に示すように、前記金属箔６３を中心と
する位置で軟化もしくは溶融によって収縮させ、ガラス
管６１の中空部を埋めて気密封止される。
【０００３】上記構成における電極棒６２及び電極リー
ド６４はタングステンの丸棒に形成され、また、金属箔
６３はモリブデンを箔状にして形成されている。この電
極棒６２または電極リード６４のような金属棒と、金属
箔６３のような薄い金属板との接合は、従来技術におい
ては、抵抗溶接によりなされていた。
ド６４はタングステンの丸棒に形成され、また、金属箔
６３はモリブデンを箔状にして形成されている。この電
極棒６２または電極リード６４のような金属棒と、金属
箔６３のような薄い金属板との接合は、従来技術におい
ては、抵抗溶接によりなされていた。
【０００４】図１４は、抵抗溶接による金属棒１と金属
板２との接合方法を示すもので、タングステンによって
形成された溶接電極５７、５８により、金属棒１と金属
板２とを挟んで溶接電流を流し、金属棒１と金属板２と
の接触位置に発生するジュール熱により接触界面を溶融
させることによって、金属棒１と金属板２との間が接合
される。
板２との接合方法を示すもので、タングステンによって
形成された溶接電極５７、５８により、金属棒１と金属
板２とを挟んで溶接電流を流し、金属棒１と金属板２と
の接触位置に発生するジュール熱により接触界面を溶融
させることによって、金属棒１と金属板２との間が接合
される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、照明灯
電極に用いる金属板２は、モリブデンにより数１０μｍ
の薄さに形成された箔状であるため、溶接時に金属板に
穴があく、溶接電極にこびりつく、接合強度にばらつき
がある等の不良が発生しやすく、歩留りが極めて悪く、
また、溶接電極のクリーニングや交換等のメンテナンス
の頻度が多くなる問題点があった。更に、メンテナンス
の都度、溶接条件が変化するため品質管理も困難となる
問題点もあった。
電極に用いる金属板２は、モリブデンにより数１０μｍ
の薄さに形成された箔状であるため、溶接時に金属板に
穴があく、溶接電極にこびりつく、接合強度にばらつき
がある等の不良が発生しやすく、歩留りが極めて悪く、
また、溶接電極のクリーニングや交換等のメンテナンス
の頻度が多くなる問題点があった。更に、メンテナンス
の都度、溶接条件が変化するため品質管理も困難となる
問題点もあった。
【０００６】この抵抗溶接の問題点を解決すべく、図１
５に示すように、レーザー光５６の照射によって金属棒
１と金属板２との接合が試みられた。しかし、金属板２
は前述の通り箔状であるため、この金属板２の接合位置
を金属棒１の上に接触した状態に維持することが困難で
あるため、安定してレーザー溶接ができない課題を有し
ていた。また、前記照明灯電極のように、金属棒１がタ
ングステンで形成され、金属板２がモリブデンで形成さ
れている場合に、タングステンの融点が３５００℃であ
るのに対し、モリブデンの融点が２６００℃であるある
ため、融点の差があるばかりでなく、熱容量の差が数百
倍以上にもなるため、金属棒１のタングステンが溶融す
る以前に金属板２のモリブデンに穴があいてしまうこと
になり、このような金属棒１と金属板２との組み合わせ
にレーザー溶接は不可能とされていた。
５に示すように、レーザー光５６の照射によって金属棒
１と金属板２との接合が試みられた。しかし、金属板２
は前述の通り箔状であるため、この金属板２の接合位置
を金属棒１の上に接触した状態に維持することが困難で
あるため、安定してレーザー溶接ができない課題を有し
ていた。また、前記照明灯電極のように、金属棒１がタ
ングステンで形成され、金属板２がモリブデンで形成さ
れている場合に、タングステンの融点が３５００℃であ
るのに対し、モリブデンの融点が２６００℃であるある
ため、融点の差があるばかりでなく、熱容量の差が数百
倍以上にもなるため、金属棒１のタングステンが溶融す
る以前に金属板２のモリブデンに穴があいてしまうこと
になり、このような金属棒１と金属板２との組み合わせ
にレーザー溶接は不可能とされていた。
【０００７】本発明が目的とするところは、高融点材料
による金属棒と箔状に形成された金属板とをレーザー光
照射によって接合することを可能としたレーザー接合方
法を提供することにある。
による金属棒と箔状に形成された金属板とをレーザー光
照射によって接合することを可能としたレーザー接合方
法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本願の第１発明は、丸棒状の金属棒を、その中心線に
平行に配した箔状の金属板にレーザー接合するレーザー
接合方法において、前記金属棒の金属板との接触箇所の
近傍部位に、レーザー光を金属板に照射されないように
集光させることにより、金属棒のレーザー照射部位が溶
融し、その溶融金属が金属板の表面に融着することによ
って金属棒と金属板との間を接合することを特徴とする
もので、金属棒と金属板とが融点の異なる材質であった
り、熱容量に大きな差があっても、レーザー接合が可能
となる。
の本願の第１発明は、丸棒状の金属棒を、その中心線に
平行に配した箔状の金属板にレーザー接合するレーザー
接合方法において、前記金属棒の金属板との接触箇所の
近傍部位に、レーザー光を金属板に照射されないように
集光させることにより、金属棒のレーザー照射部位が溶
融し、その溶融金属が金属板の表面に融着することによ
って金属棒と金属板との間を接合することを特徴とする
もので、金属棒と金属板とが融点の異なる材質であった
り、熱容量に大きな差があっても、レーザー接合が可能
となる。
【０００９】上記接合方法において、金属棒の金属板と
接触させる側を平面カットし、平面カットした面で金属
板に接触させた状態にして所定位置にレーザー光を照射
するすることによって、金属棒に照射されたレーザー光
の反射が金属板に照射されることがなく、反射光による
金属板の溶融が防止される。
接触させる側を平面カットし、平面カットした面で金属
板に接触させた状態にして所定位置にレーザー光を照射
するすることによって、金属棒に照射されたレーザー光
の反射が金属板に照射されることがなく、反射光による
金属板の溶融が防止される。
【００１０】また、金属板の金属棒と接触する位置に金
属棒の外形に相当する凹面に形成し、この凹面内に金属
棒を配置して所定位置にレーザー光を照射することによ
っても、前記と同様の効果が得られる。
属棒の外形に相当する凹面に形成し、この凹面内に金属
棒を配置して所定位置にレーザー光を照射することによ
っても、前記と同様の効果が得られる。
【００１１】また、本願の第２発明は、丸棒状の金属棒
を、その中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザー
接合するレーザー接合方法において、前記金属板の端部
において前記金属板の端辺にほぼ直交するように配置さ
れた金属棒の両側からレーザー光を、そのビームの一部
が金属板に照射された状態で、金属棒の金属板との接触
箇所の近傍部位に集光し、金属棒のレーザー照射部位を
溶融させると同時に、レーザー光ビーム内にある金属板
の端部が溶融収縮して金属棒の溶融部に結合されると共
に、金属棒に接する金属板の表面が熱伝導により溶融し
て金属棒に溶着することによって金属棒と金属板との間
を接合することを特徴とするもので、箔状の金属板は溶
融したとき、表面張力により収縮して金属棒の溶融部に
合体して一体化され、更に金属棒から熱伝導した部位の
金属板も溶融して金属棒に融着して一体化される。
を、その中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザー
接合するレーザー接合方法において、前記金属板の端部
において前記金属板の端辺にほぼ直交するように配置さ
れた金属棒の両側からレーザー光を、そのビームの一部
が金属板に照射された状態で、金属棒の金属板との接触
箇所の近傍部位に集光し、金属棒のレーザー照射部位を
溶融させると同時に、レーザー光ビーム内にある金属板
の端部が溶融収縮して金属棒の溶融部に結合されると共
に、金属棒に接する金属板の表面が熱伝導により溶融し
て金属棒に溶着することによって金属棒と金属板との間
を接合することを特徴とするもので、箔状の金属板は溶
融したとき、表面張力により収縮して金属棒の溶融部に
合体して一体化され、更に金属棒から熱伝導した部位の
金属板も溶融して金属棒に融着して一体化される。
【００１２】また、本願の第３発明は、丸棒状の金属棒
を、その中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザー
接合するレーザー接合方法において、前記金属棒をその
端部が金属板上の所定位置に位置するように配置し、金
属棒の端面の金属板との接触箇所の近傍部位にレーザー
光を集光して、金属棒の端面が溶融した溶融金属が金属
板の表面に融着すると共に、金属棒に接する金属板の表
面が熱伝導により溶融して金属棒に溶着することにより
金属棒と金属板との間を接合することを特徴とするもの
で、レーザー照射による金属棒の端面の溶融と同時に熱
伝導による溶融により、金属棒と金属板とは確実に接合
される。
を、その中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザー
接合するレーザー接合方法において、前記金属棒をその
端部が金属板上の所定位置に位置するように配置し、金
属棒の端面の金属板との接触箇所の近傍部位にレーザー
光を集光して、金属棒の端面が溶融した溶融金属が金属
板の表面に融着すると共に、金属棒に接する金属板の表
面が熱伝導により溶融して金属棒に溶着することにより
金属棒と金属板との間を接合することを特徴とするもの
で、レーザー照射による金属棒の端面の溶融と同時に熱
伝導による溶融により、金属棒と金属板とは確実に接合
される。
【００１３】また、本願の第４発明は、丸棒状の金属棒
を、その中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザー
接合するレーザー接合方法において、前記金属板上の両
側の所定位置にそれぞれ金属棒をその端部が位置するよ
うに配置し、各金属棒の金属板上にある部分の金属板と
の接触箇所の近傍部位に両側からレーザー光を集光し
て、金属棒の端面が溶融した溶融金属が金属板の表面に
融着することにより、１枚の金属板に２本の金属棒を接
合することを特徴とするもので、金属板の両側にそれぞ
れ金属棒を接合する加工を同時に行うことができ、金属
棒の両側で接合されるので接合強度も向上する。
を、その中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザー
接合するレーザー接合方法において、前記金属板上の両
側の所定位置にそれぞれ金属棒をその端部が位置するよ
うに配置し、各金属棒の金属板上にある部分の金属板と
の接触箇所の近傍部位に両側からレーザー光を集光し
て、金属棒の端面が溶融した溶融金属が金属板の表面に
融着することにより、１枚の金属板に２本の金属棒を接
合することを特徴とするもので、金属板の両側にそれぞ
れ金属棒を接合する加工を同時に行うことができ、金属
棒の両側で接合されるので接合強度も向上する。
【００１４】上記各接合方法において、強度分布が中心
部で強くなるレーザー光を集光することにより、溶融さ
せる部位を効果的に加熱することができる。
部で強くなるレーザー光を集光することにより、溶融さ
せる部位を効果的に加熱することができる。
【００１５】また、レーザー光をロングパルスにして照
射することにより、急激な加熱によるスパッタの発生等
の問題がなく、加熱制御が容易である。
射することにより、急激な加熱によるスパッタの発生等
の問題がなく、加熱制御が容易である。
【００１６】また、本願の第５発明は、丸棒状の金属棒
を、中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザー接合
するレーザー接合装置において、複数のレーザーダイオ
ードの発光軸を同一平面上に配列してなるＬＤアレイか
ら出射されたレーザー光をコリメートレンズ及び集光レ
ンズを通して集光し、この集光スポットが金属板上に配
置された金属棒の金属板との接触箇所の近傍部位になる
ようにレーザー照射することを特徴とするもので、ＬＤ
アレイはレーザー発生源としてコンパクトで且つ効率が
よいので省エネルギーのレーザー接合が可能である。
を、中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザー接合
するレーザー接合装置において、複数のレーザーダイオ
ードの発光軸を同一平面上に配列してなるＬＤアレイか
ら出射されたレーザー光をコリメートレンズ及び集光レ
ンズを通して集光し、この集光スポットが金属板上に配
置された金属棒の金属板との接触箇所の近傍部位になる
ようにレーザー照射することを特徴とするもので、ＬＤ
アレイはレーザー発生源としてコンパクトで且つ効率が
よいので省エネルギーのレーザー接合が可能である。
【００１７】また、本願の第６発明は、丸棒状の金属棒
を、その中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザー
接合するレーザー接合装置において、レーザー光を光フ
ァイバーで所定位置に導き、この光ファイバーの出射端
に配設された集光レンズで集光し、この集光スポットが
金属板上に配置された金属棒の金属板との接触箇所の近
傍部位になるようにレーザー照射することを特徴とする
もので、光ファイバーにより小さい照射目標にレーザー
光を導くことができるので、接合対象が小さい場合にも
所定位置にレーザー光を照射することができる。
を、その中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザー
接合するレーザー接合装置において、レーザー光を光フ
ァイバーで所定位置に導き、この光ファイバーの出射端
に配設された集光レンズで集光し、この集光スポットが
金属板上に配置された金属棒の金属板との接触箇所の近
傍部位になるようにレーザー照射することを特徴とする
もので、光ファイバーにより小さい照射目標にレーザー
光を導くことができるので、接合対象が小さい場合にも
所定位置にレーザー光を照射することができる。
【００１８】上記構成において、光ファイバーに中心部
に向かって屈折率を大きくした屈折率分布型光ファイバ
ーを用いることにより、中心部の強度が高いレーザー光
により所定部位を集中的に溶融させることができる。
に向かって屈折率を大きくした屈折率分布型光ファイバ
ーを用いることにより、中心部の強度が高いレーザー光
により所定部位を集中的に溶融させることができる。
【００１９】また、本願の第７発明は、丸棒状の金属棒
を、その中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザー
接合するレーザー接合装置において、レーザー光を光フ
ァイバーで所定位置に導き、この光ファイバーの出射端
に配設された発振プレートによりレーザー光を平行化し
た後、このレーザー光を集光レンズによって集光し、こ
の集光スポットが金属板上に配置された金属棒の金属板
との接触箇所の近傍部位になるようにレーザー照射する
ことを特徴とするもので、光ファイバーから導波された
レーザー光を平行化する作用を発振プレートによりコン
パクトに且つ効率的に行うことができ、コンパクトなレ
ーザー照射部の構成により、微小な照射部位へのレーザ
ー照射が可能となる。
を、その中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザー
接合するレーザー接合装置において、レーザー光を光フ
ァイバーで所定位置に導き、この光ファイバーの出射端
に配設された発振プレートによりレーザー光を平行化し
た後、このレーザー光を集光レンズによって集光し、こ
の集光スポットが金属板上に配置された金属棒の金属板
との接触箇所の近傍部位になるようにレーザー照射する
ことを特徴とするもので、光ファイバーから導波された
レーザー光を平行化する作用を発振プレートによりコン
パクトに且つ効率的に行うことができ、コンパクトなレ
ーザー照射部の構成により、微小な照射部位へのレーザ
ー照射が可能となる。
【００２０】上記構成において、鏡面仕上げされた板面
上に金属板を配置し、光ファイバー、発振プレート及び
集光レンズを一体的に保持する保持部材を前記板面上に
置くことにより、照射位置が位置決めされるように構成
することにより、照射位置の位置決めが容易になる。
上に金属板を配置し、光ファイバー、発振プレート及び
集光レンズを一体的に保持する保持部材を前記板面上に
置くことにより、照射位置が位置決めされるように構成
することにより、照射位置の位置決めが容易になる。
【００２１】また、発振プレートを放熱プレートで挟
み、発振プレートの熱を前記放熱プレートを介して保持
部材に放熱させるように構成することにより、発振プレ
ートの発熱は保持部材に、更には保持部材を通じて板面
に放熱される。
み、発振プレートの熱を前記放熱プレートを介して保持
部材に放熱させるように構成することにより、発振プレ
ートの発熱は保持部材に、更には保持部材を通じて板面
に放熱される。
【００２２】また、保持部材のレーザー光の出射端側に
レーザービーム角度に集束されたフードを配設し、この
フード内にクリーンガスを供給して、クリーンガスがレ
ーザー光の出射方向に排気されるように構成することに
より、溶融により発生したガスにより集光レンズが汚れ
ることが防止される。
レーザービーム角度に集束されたフードを配設し、この
フード内にクリーンガスを供給して、クリーンガスがレ
ーザー光の出射方向に排気されるように構成することに
より、溶融により発生したガスにより集光レンズが汚れ
ることが防止される。
【００２３】また、光ファイバーの出射端側に、金属板
を押さえて照射位置を位置決めする位置決め部を設ける
ことにより、箔状の金属板の浮き上がりを防止すると同
時に、金属板を利用して位置決めを容易に行うことがで
きる。
を押さえて照射位置を位置決めする位置決め部を設ける
ことにより、箔状の金属板の浮き上がりを防止すると同
時に、金属板を利用して位置決めを容易に行うことがで
きる。
【００２４】また、本願の第８発明は、丸棒状の金属棒
を、その中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザー
接合するレーザー接合装置において、平坦な板面上に配
置した金属板上の所定位置に金属棒を配置し、この金属
棒を逆Ｙの字状に形成された光学ユニットの二股状の凹
部で金属板側に加圧した状態にして、前記光学ユニット
の上部から入射されたレーザー光を二股状の分岐経路に
２分割して導波し、前記分岐経路の端部に配設された集
光レンズによって集光し、この集光スポットが金属板上
に配置された金属棒の金属板との接触箇所の近傍部位に
なるように両側からレーザー照射することを特徴とする
もので、光学ユニットにより金属棒が位置決め固定され
ると共に、金属棒の両側で同時に接合されるので、接合
加工の効率がよく接合強度も向上する。
を、その中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザー
接合するレーザー接合装置において、平坦な板面上に配
置した金属板上の所定位置に金属棒を配置し、この金属
棒を逆Ｙの字状に形成された光学ユニットの二股状の凹
部で金属板側に加圧した状態にして、前記光学ユニット
の上部から入射されたレーザー光を二股状の分岐経路に
２分割して導波し、前記分岐経路の端部に配設された集
光レンズによって集光し、この集光スポットが金属板上
に配置された金属棒の金属板との接触箇所の近傍部位に
なるように両側からレーザー照射することを特徴とする
もので、光学ユニットにより金属棒が位置決め固定され
ると共に、金属棒の両側で同時に接合されるので、接合
加工の効率がよく接合強度も向上する。
【００２５】また、本願の第９発明は、丸棒状の金属棒
を、その中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザー
接合するレーザー接合装置において、平坦な板面上に配
置された金属板の中心線上の両側に２本の金属棒をその
端部が金属板上にあるようにそれぞれ中心線を一致させ
て載置し、この両側に前記中心線と平行移動可能にレー
ザー照射部を配設し、各レーザー照射部から照射される
レーザー光が各金属棒の金属板との接触箇所の近傍部位
に両側から集光されるようにしてレーザー照射し、各レ
ーザー照射部を中心線に平行に移動させ、１枚の金属板
に２本の金属棒を同時に接合するように構成されてなる
ことを特徴とするもので、金属板の両側に２本の金属棒
を同時に接合することができ、金属棒の両側で接合され
るので接合強度を向上させることができる。
を、その中心線に平行に配した箔状の金属板にレーザー
接合するレーザー接合装置において、平坦な板面上に配
置された金属板の中心線上の両側に２本の金属棒をその
端部が金属板上にあるようにそれぞれ中心線を一致させ
て載置し、この両側に前記中心線と平行移動可能にレー
ザー照射部を配設し、各レーザー照射部から照射される
レーザー光が各金属棒の金属板との接触箇所の近傍部位
に両側から集光されるようにしてレーザー照射し、各レ
ーザー照射部を中心線に平行に移動させ、１枚の金属板
に２本の金属棒を同時に接合するように構成されてなる
ことを特徴とするもので、金属板の両側に２本の金属棒
を同時に接合することができ、金属棒の両側で接合され
るので接合強度を向上させることができる。
【００２６】上記構成において、レーザー照射部は、中
心線と平行な方向から入射されたレーザー光をハーフミ
ラーと全反射ミラーとにより分割すると共に、分割され
た各レーザー光が２本の金属棒の照射位置に向かうよう
に角度変更させ、分割された各レーザー光を集光レンズ
により金属棒の照射位置に集光させるように構成するこ
とができ、レーザー発生源を少なくして複数位置に同時
にレーザー照射することができる。
心線と平行な方向から入射されたレーザー光をハーフミ
ラーと全反射ミラーとにより分割すると共に、分割され
た各レーザー光が２本の金属棒の照射位置に向かうよう
に角度変更させ、分割された各レーザー光を集光レンズ
により金属棒の照射位置に集光させるように構成するこ
とができ、レーザー発生源を少なくして複数位置に同時
にレーザー照射することができる。
【００２７】また、金属板を平坦な板面上に配置してレ
ーザー接合することにより、金属板の平面性を保つと同
時に放熱が可能となる。
ーザー接合することにより、金属板の平面性を保つと同
時に放熱が可能となる。
【００２８】また、金属板を負圧により吸引する機能を
備えた板面上に配置してレーザー接合することにより、
金属板の位置固定が確実となる。
備えた板面上に配置してレーザー接合することにより、
金属板の位置固定が確実となる。
【００２９】また、金属棒と金属板とが、照明灯電極を
構成する棒体および板体である場合に、本発明と適用す
ると好適である。
構成する棒体および板体である場合に、本発明と適用す
ると好適である。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００３１】以下に示す各実施形態は、照明灯電極の丸
棒状の金属棒と箔状の金属板とをレーザー溶接によって
接合するレーザー接合方法及びその装置を示すもので、
接合の対象とする金属棒１はタングステンにより丸棒状
に形成され、金属板２はモリブデンによって数１０μｍ
の厚さの箔状に形成されたものである。
棒状の金属棒と箔状の金属板とをレーザー溶接によって
接合するレーザー接合方法及びその装置を示すもので、
接合の対象とする金属棒１はタングステンにより丸棒状
に形成され、金属板２はモリブデンによって数１０μｍ
の厚さの箔状に形成されたものである。
【００３２】図１は、本発明の第１の実施形態に係るレ
ーザー接合方法を示すもので、図示するように、金属板
２の上に金属棒１を配置し、図１（ｂ）に示すように、
金属棒１の金属板２との接触箇所の近傍部位に集光さ
れ、金属板２に照射されないようにして、レーザー出射
筒４からレーザー光５を照射する。このレーザー光５
は、図示するように強度分布が中心部でピークとなるガ
ウシアン分布に調整され、数１０ｍｓのロングパルスで
照射される。金属棒１のレーザー照射された部位では、
その表面が溶融し、溶融物は流下して金属板２の表面に
溶着するので、これを図１（ａ）に示すように、金属棒
１の中心軸方向に移動させて実施することにより、金属
棒１と金属板２とは接合される。
ーザー接合方法を示すもので、図示するように、金属板
２の上に金属棒１を配置し、図１（ｂ）に示すように、
金属棒１の金属板２との接触箇所の近傍部位に集光さ
れ、金属板２に照射されないようにして、レーザー出射
筒４からレーザー光５を照射する。このレーザー光５
は、図示するように強度分布が中心部でピークとなるガ
ウシアン分布に調整され、数１０ｍｓのロングパルスで
照射される。金属棒１のレーザー照射された部位では、
その表面が溶融し、溶融物は流下して金属板２の表面に
溶着するので、これを図１（ａ）に示すように、金属棒
１の中心軸方向に移動させて実施することにより、金属
棒１と金属板２とは接合される。
【００３３】図２は、レーザー光５の照射位置の設定
と、金属棒１の溶融による接合への推移を時間経過で示
すものである。図２（ａ）において、レーザー光５は集
光角度δで照射され、その中心線と、金属棒１と金属板
２との接触角とがなす角度θは、θ＞δ／２を満足させ
た状態で金属棒１の表面に集光され、その集光スポット
サイズφｄは、集光スポットの中心の金属板２の表面か
らの高さｈと、集光スポットの直径ｄとの関係が、ｄ＞
ｈ＞ｄ／２を満足する条件に設定することにより接触箇
所の近傍部位に照射される。このレーザー光５の照射に
より、金属棒１の表面は、図２（ｂ）に示すように溶融
し、溶融物は金属棒１の表面に沿うように金属板２上に
流れ落ち、溶融物により金属板２の表面は溶融する。金
属棒１はタングステンで、その融点は３５００℃であ
り、金属板２はモリブデンで、その融点は２６００℃で
あるため、タングステンの溶融物によりモリブデンは瞬
時に溶融される。金属棒１の溶融物が金属板２の表面を
溶融させることにより、これが凝固したときには、図２
（ｃ）に示すように、両者の溶融位置ではタングステン
とモリブデンとの合金部９が生成された状態で接合され
る。
と、金属棒１の溶融による接合への推移を時間経過で示
すものである。図２（ａ）において、レーザー光５は集
光角度δで照射され、その中心線と、金属棒１と金属板
２との接触角とがなす角度θは、θ＞δ／２を満足させ
た状態で金属棒１の表面に集光され、その集光スポット
サイズφｄは、集光スポットの中心の金属板２の表面か
らの高さｈと、集光スポットの直径ｄとの関係が、ｄ＞
ｈ＞ｄ／２を満足する条件に設定することにより接触箇
所の近傍部位に照射される。このレーザー光５の照射に
より、金属棒１の表面は、図２（ｂ）に示すように溶融
し、溶融物は金属棒１の表面に沿うように金属板２上に
流れ落ち、溶融物により金属板２の表面は溶融する。金
属棒１はタングステンで、その融点は３５００℃であ
り、金属板２はモリブデンで、その融点は２６００℃で
あるため、タングステンの溶融物によりモリブデンは瞬
時に溶融される。金属棒１の溶融物が金属板２の表面を
溶融させることにより、これが凝固したときには、図２
（ｃ）に示すように、両者の溶融位置ではタングステン
とモリブデンとの合金部９が生成された状態で接合され
る。
【００３４】上記レーザー接合方法を利用したレーザー
接合装置について、以下に第２〜第５の実施形態として
説明する。
接合装置について、以下に第２〜第５の実施形態として
説明する。
【００３５】図３は、第２の実施形態に係るレーザー接
合装置の構成を示すもので、レーザー光源としてＬＤア
レイ１２を用いたものである。ＬＤアレイ１２は、複数
のレーザーダイオード（ＬＤ）を一線上に列設して構成
されており、これを更に積層配置することにより所要の
レーザー出力が得られるようにしたものである。
合装置の構成を示すもので、レーザー光源としてＬＤア
レイ１２を用いたものである。ＬＤアレイ１２は、複数
のレーザーダイオード（ＬＤ）を一線上に列設して構成
されており、これを更に積層配置することにより所要の
レーザー出力が得られるようにしたものである。
【００３６】図３において、各ＬＤアレイ１２から出射
されたレーザー光は、それぞれロッドレンズ１１（もし
くはファーストアクシスレンズ）でコリメートされ、集
光レンズ１０で集光されることにより、金属棒１の金属
板２との接触箇所の近傍部位に集光スポット１３にして
照射される。レーザー照射による接合のプロセスは第１
の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
されたレーザー光は、それぞれロッドレンズ１１（もし
くはファーストアクシスレンズ）でコリメートされ、集
光レンズ１０で集光されることにより、金属棒１の金属
板２との接触箇所の近傍部位に集光スポット１３にして
照射される。レーザー照射による接合のプロセスは第１
の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００３７】図４は、第３の実施形態に係るレーザー接
合装置の構成を示すもので、屈折率分布型光ファイバー
１４から出射されるレーザー光７によりレーザー接合す
るものである。屈折率分布型光ファイバー１４は、屈折
率分布が中心部ほど大きくなるように構成することによ
り、レーザー光源からのレーザー光を導波する過程でガ
ウシアン分布の状態にするもので、この屈折率分布型光
ファイバー１４の出射口に設けたマイクロ集光レンズ１
５により集光したレーザー光７を金属棒１の金属板２と
の接触箇所の近傍部位に照射する。
合装置の構成を示すもので、屈折率分布型光ファイバー
１４から出射されるレーザー光７によりレーザー接合す
るものである。屈折率分布型光ファイバー１４は、屈折
率分布が中心部ほど大きくなるように構成することによ
り、レーザー光源からのレーザー光を導波する過程でガ
ウシアン分布の状態にするもので、この屈折率分布型光
ファイバー１４の出射口に設けたマイクロ集光レンズ１
５により集光したレーザー光７を金属棒１の金属板２と
の接触箇所の近傍部位に照射する。
【００３８】金属板２を放熱用セラミックプレート１７
上に配置し、その上に金属棒１を配して、屈折率分布型
光ファイバー１４を包み込むように配設された箔押さえ
（位置決め部）１６によって金属板２を押さえると、箔
状の金属板２が浮き上がることが防止されると同時に、
集光スポット６にレーザー光７が照射されるように屈折
率分布型光ファイバー１４を位置決めすることができ
る。また、箔押さえ１６は屈折率分布型光ファイバー１
４を保護して、その剛性を維持し、照射位置への移動を
容易にする。このレーザー照射による接合のプロセスは
第１の実施形態と同様であるので、その説明は省略す
る。
上に配置し、その上に金属棒１を配して、屈折率分布型
光ファイバー１４を包み込むように配設された箔押さえ
（位置決め部）１６によって金属板２を押さえると、箔
状の金属板２が浮き上がることが防止されると同時に、
集光スポット６にレーザー光７が照射されるように屈折
率分布型光ファイバー１４を位置決めすることができ
る。また、箔押さえ１６は屈折率分布型光ファイバー１
４を保護して、その剛性を維持し、照射位置への移動を
容易にする。このレーザー照射による接合のプロセスは
第１の実施形態と同様であるので、その説明は省略す
る。
【００３９】図５は、第４の実施形態に係るレーザー接
合装置の構成を示すもので、図外に配置されたＬＤアレ
イによるレーザー発生源からのレーザー光を大口径光フ
ァイバー１８で所定位置に導いて接合部位に照射するも
のである。ＬＤアレイと大口径光ファイバー１８とはカ
ップリング効率がよく、効果的にレーザー光を導波する
ことができる。
合装置の構成を示すもので、図外に配置されたＬＤアレ
イによるレーザー発生源からのレーザー光を大口径光フ
ァイバー１８で所定位置に導いて接合部位に照射するも
のである。ＬＤアレイと大口径光ファイバー１８とはカ
ップリング効率がよく、効果的にレーザー光を導波する
ことができる。
【００４０】金属板２は表面を鏡面仕上げにしたセラミ
ックプレート２５上に、負圧穴２４から吸引された状態
にして位置固定され、この金属板２の上に金属棒１が押
さえ部材６０で押し付けられ状態に位置固定されてい
る。この金属棒１の金属板２との接触箇所の近傍部位に
正確にレーザー照射するために、レーザー照射部（保持
部）２１は前記セラミックプレート２５を基準面として
所定角度を維持できるような角度に形成されている。即
ち、図外のレーザー発生源からのレーザー光を導く大口
径光ファイバー１８と、この大口径光ファイバー１８の
出射端面に放熱プレート１９、１９で挟まれた発振プレ
ート２０とを保持するレーザー照射部２１は、レーザー
光５０の集光スポット５１が金属棒１の金属板２との接
触箇所の近傍部位に位置する角度でセラミックプレート
２５の表面に接している。この被接合物の位置固定及び
レーザー照射部２１の角度規制によって、レーザー照射
部２１を金属棒１の軸方向に移動させたときにも、正確
に金属棒１の所定部位にレーザー光の集光スポット５１
が位置することになる。
ックプレート２５上に、負圧穴２４から吸引された状態
にして位置固定され、この金属板２の上に金属棒１が押
さえ部材６０で押し付けられ状態に位置固定されてい
る。この金属棒１の金属板２との接触箇所の近傍部位に
正確にレーザー照射するために、レーザー照射部（保持
部）２１は前記セラミックプレート２５を基準面として
所定角度を維持できるような角度に形成されている。即
ち、図外のレーザー発生源からのレーザー光を導く大口
径光ファイバー１８と、この大口径光ファイバー１８の
出射端面に放熱プレート１９、１９で挟まれた発振プレ
ート２０とを保持するレーザー照射部２１は、レーザー
光５０の集光スポット５１が金属棒１の金属板２との接
触箇所の近傍部位に位置する角度でセラミックプレート
２５の表面に接している。この被接合物の位置固定及び
レーザー照射部２１の角度規制によって、レーザー照射
部２１を金属棒１の軸方向に移動させたときにも、正確
に金属棒１の所定部位にレーザー光の集光スポット５１
が位置することになる。
【００４１】上記構成において、大口径光ファイバー１
８から導波されてきたレーザー光は、その出射端面から
出射するときの角度広がりを発振プレート２０によって
抑制されるので、発振プレート２０から効率よく出射さ
れたレーザー光は集光レンズ２２で集光されて金属棒１
の金属板２との接触箇所の近傍部位に正確に集光スポッ
ト５１にして照射される。この構成における発振プレー
ト２０の発熱は、そのコート膜の熱が放熱プレート１９
を介してレーザー照射部２１に放熱される。また、レー
ザー照射部２１の照射端側には、レーザー光５０の集光
角度に形成されたフード２３が配設され、このフード２
３内にはパージガスが供給されているため、放熱が促進
されるだけでなく、レーザー照射によって溶融する金属
棒１から発生するガスあるいはプルームがフード２３内
に侵入して集光レンズ２２を汚すことが防止される。
８から導波されてきたレーザー光は、その出射端面から
出射するときの角度広がりを発振プレート２０によって
抑制されるので、発振プレート２０から効率よく出射さ
れたレーザー光は集光レンズ２２で集光されて金属棒１
の金属板２との接触箇所の近傍部位に正確に集光スポッ
ト５１にして照射される。この構成における発振プレー
ト２０の発熱は、そのコート膜の熱が放熱プレート１９
を介してレーザー照射部２１に放熱される。また、レー
ザー照射部２１の照射端側には、レーザー光５０の集光
角度に形成されたフード２３が配設され、このフード２
３内にはパージガスが供給されているため、放熱が促進
されるだけでなく、レーザー照射によって溶融する金属
棒１から発生するガスあるいはプルームがフード２３内
に侵入して集光レンズ２２を汚すことが防止される。
【００４２】この構成による金属棒１と金属板２との接
合では、箔状の金属板２の平面性が維持されると同時
に、この金属板２の平面性を確保するセラミックプレー
ト２５でレーザー照射部２１によるレーザー光５０の照
射角度が規制されるので、より正確なレーザー接合が可
能である。また、接合点を金属棒１の軸方向に移動させ
るときにも位置規制が確保されるので安定した接合がな
される。また、セラミックプレート２５により金属板２
の熱が放散されるので、溶融によって穴があくことが少
なく、万が一穴があいても鏡面仕上げのセラミックプレ
ート２５に付着することがなく、不良発生率が少なく、
セラミックプレート２５のクリーニングメンテナンスが
落である。また、フード２３の下部は箔押さえ２３ａと
して金属板２の縁部を押さえるので、金属板２の平面性
を保つと同時にレーザー光５０が金属板２に照射される
ことがない。尚、金属棒１と金属板２との接合プロセス
は、第１の実施形態と同様であるので、その説明は省略
する。
合では、箔状の金属板２の平面性が維持されると同時
に、この金属板２の平面性を確保するセラミックプレー
ト２５でレーザー照射部２１によるレーザー光５０の照
射角度が規制されるので、より正確なレーザー接合が可
能である。また、接合点を金属棒１の軸方向に移動させ
るときにも位置規制が確保されるので安定した接合がな
される。また、セラミックプレート２５により金属板２
の熱が放散されるので、溶融によって穴があくことが少
なく、万が一穴があいても鏡面仕上げのセラミックプレ
ート２５に付着することがなく、不良発生率が少なく、
セラミックプレート２５のクリーニングメンテナンスが
落である。また、フード２３の下部は箔押さえ２３ａと
して金属板２の縁部を押さえるので、金属板２の平面性
を保つと同時にレーザー光５０が金属板２に照射される
ことがない。尚、金属棒１と金属板２との接合プロセス
は、第１の実施形態と同様であるので、その説明は省略
する。
【００４３】図６は、第５の実施形態に係るレーザー接
合装置の構成を示すもので、金属棒１の金属板２との接
触部の近傍をその両側で同時にレーザー接合するもので
ある。図示するように、放熱用セラミックプレート１７
上に金属板２を配置し、その上に金属棒１を配置して、
この金属棒１の上方に逆Ｙの字状に形成されたレーザー
照射部７０を配設してレーザー接合する。
合装置の構成を示すもので、金属棒１の金属板２との接
触部の近傍をその両側で同時にレーザー接合するもので
ある。図示するように、放熱用セラミックプレート１７
上に金属板２を配置し、その上に金属棒１を配置して、
この金属棒１の上方に逆Ｙの字状に形成されたレーザー
照射部７０を配設してレーザー接合する。
【００４４】前記レーザー照射部７０は、光ファイバー
１４から導波され、その出射端面から出射したレーザー
光２６をコリメートレンズ２７によってコリメートし、
プリズム２８によって２分割したレーザー光２６ａ、２
６ｂをそれぞれ集光レンズ３１ａ、３１ｂから接合部位
に集光できるように構成されている。前記プリズム２８
で２分割されたレーザー光２６ａ、２６ｂを導く光学ユ
ニット２９は、二股状に形成され、その三角形の凹部で
金属棒１を押さえたとき、前記集光レンズ３１ａ、３１
ｂによってそれぞれレーザー光２６ａ、２６ｂを集光し
た集光スポットが金属棒１の金属板２との接触箇所の近
傍部位に位置決めされるような形状である。プリズム２
８で２分割された各レーザー光２６ａ、２６ｂは、この
光学ユニット２９に所定角度に形成された反射端面３０
ａ、３０ｂでそれぞれ反射し、各集光レンズ３１ａ、３
１ｂで集光される。
１４から導波され、その出射端面から出射したレーザー
光２６をコリメートレンズ２７によってコリメートし、
プリズム２８によって２分割したレーザー光２６ａ、２
６ｂをそれぞれ集光レンズ３１ａ、３１ｂから接合部位
に集光できるように構成されている。前記プリズム２８
で２分割されたレーザー光２６ａ、２６ｂを導く光学ユ
ニット２９は、二股状に形成され、その三角形の凹部で
金属棒１を押さえたとき、前記集光レンズ３１ａ、３１
ｂによってそれぞれレーザー光２６ａ、２６ｂを集光し
た集光スポットが金属棒１の金属板２との接触箇所の近
傍部位に位置決めされるような形状である。プリズム２
８で２分割された各レーザー光２６ａ、２６ｂは、この
光学ユニット２９に所定角度に形成された反射端面３０
ａ、３０ｂでそれぞれ反射し、各集光レンズ３１ａ、３
１ｂで集光される。
【００４５】上記構成では、レーザー照射部７０を金属
棒１上に配設することにより、レーザー照射位置が位置
決めされ、これを金属棒１に沿って間欠移動させ、停止
位置でレーザー照射することにより、効率的に且つ正確
なレーザー接合を容易に行うことができる。尚、レーザ
ー接合のプロセスは第１の実施形態で説明したものと同
様なので、その説明は省略する。
棒１上に配設することにより、レーザー照射位置が位置
決めされ、これを金属棒１に沿って間欠移動させ、停止
位置でレーザー照射することにより、効率的に且つ正確
なレーザー接合を容易に行うことができる。尚、レーザ
ー接合のプロセスは第１の実施形態で説明したものと同
様なので、その説明は省略する。
【００４６】以上説明した各実施形態において、金属棒
１の金属板２との接触箇所の近傍部位にレーザー光２６
を照射したとき、図７に示すように、金属棒１の表面で
反射した反射レーザー光２６ａが金属板２を溶融させる
場合がある。金属板２が１０〜２０μｍの薄い状態にあ
るとき、反射レーザー光２６ａによっても穴があく可能
性を示している。このような場合の対策を図８及び図９
を参照して説明する。
１の金属板２との接触箇所の近傍部位にレーザー光２６
を照射したとき、図７に示すように、金属棒１の表面で
反射した反射レーザー光２６ａが金属板２を溶融させる
場合がある。金属板２が１０〜２０μｍの薄い状態にあ
るとき、反射レーザー光２６ａによっても穴があく可能
性を示している。このような場合の対策を図８及び図９
を参照して説明する。
【００４７】図８に示すように、金属棒１の金属板２に
接する側を軸方向に平面にカットし、カットされた平面
で金属板２に接触させ、接触箇所の近傍部位にレーザー
光５２を照射する。この場合のレーザー光５２は、平行
光に近い小ＮＡ（開口数）のスポット光を金属棒１の金
属板２と平行な直径方向位置より下に照射すると、反射
は図示するように拡散するため、反射光が集光すること
による金属板２の溶融は防止できる。
接する側を軸方向に平面にカットし、カットされた平面
で金属板２に接触させ、接触箇所の近傍部位にレーザー
光５２を照射する。この場合のレーザー光５２は、平行
光に近い小ＮＡ（開口数）のスポット光を金属棒１の金
属板２と平行な直径方向位置より下に照射すると、反射
は図示するように拡散するため、反射光が集光すること
による金属板２の溶融は防止できる。
【００４８】また、図９に示すように、金属棒１の半径
に相当する凹部２ａを金属板２に形成し、この凹部２ａ
に金属棒１を配置しても、金属棒１を平面カットした場
合と同様の作用により、反射光による金属板２の溶融が
防止できる。
に相当する凹部２ａを金属板２に形成し、この凹部２ａ
に金属棒１を配置しても、金属棒１を平面カットした場
合と同様の作用により、反射光による金属板２の溶融が
防止できる。
【００４９】図１０は、本発明の第６の実施形態に係る
レーザー接合方法を示すもので、レーザー光４２、４２
により金属板２の一部が照射されるようにしたことを特
徴とするものである。尚、図１０（ｃ）は図１０（ａ）
のＡ−Ａ線矢視断面図、図１０（ｄ）は図１０（ｂ）の
Ｂ−Ｂ線矢視断面図である。
レーザー接合方法を示すもので、レーザー光４２、４２
により金属板２の一部が照射されるようにしたことを特
徴とするものである。尚、図１０（ｃ）は図１０（ａ）
のＡ−Ａ線矢視断面図、図１０（ｄ）は図１０（ｂ）の
Ｂ−Ｂ線矢視断面図である。
【００５０】図１０（ａ）（ｃ）において、金属板２上
に金属棒１を加圧した状態に配設し、図１０（ｃ）に示
すように、レーザー光４２、４２の集光ビーム内に金属
板２の一部が位置するようにして、その集光スポット５
３が金属棒１の金属板２との接触箇所の近傍部位となる
ようにレーザー照射する。このようなレーザー照射を図
１０（ａ）に示すように、金属板２の端辺に至るまで行
うと、金属板２は溶融して表面張力により縮まり、図１
０（ｂ）に示すように、金属棒１の溶融部分と一体化し
て凝固し、更に金属板２は金属棒１からの熱伝導により
舌状に溶融合金化した部分が形成された接合合金部４０
により金属棒１と金属板２とが接合される。
に金属棒１を加圧した状態に配設し、図１０（ｃ）に示
すように、レーザー光４２、４２の集光ビーム内に金属
板２の一部が位置するようにして、その集光スポット５
３が金属棒１の金属板２との接触箇所の近傍部位となる
ようにレーザー照射する。このようなレーザー照射を図
１０（ａ）に示すように、金属板２の端辺に至るまで行
うと、金属板２は溶融して表面張力により縮まり、図１
０（ｂ）に示すように、金属棒１の溶融部分と一体化し
て凝固し、更に金属板２は金属棒１からの熱伝導により
舌状に溶融合金化した部分が形成された接合合金部４０
により金属棒１と金属板２とが接合される。
【００５１】図１１は、第７の実施形態に係るレーザー
接合方法を示すもので、金属棒１の端面にレーザー光４
３を照射して金属棒１と金属板２とを接合する。尚、図
１１（ｃ）は図１１（ａ）の側面図、図１１（ｄ）は図
１１（ｂ）の側面図である。
接合方法を示すもので、金属棒１の端面にレーザー光４
３を照射して金属棒１と金属板２とを接合する。尚、図
１１（ｃ）は図１１（ａ）の側面図、図１１（ｄ）は図
１１（ｂ）の側面図である。
【００５２】図１１（ａ）（ｃ）において、金属板２の
所定位置に金属棒１を加圧した状態に配設し、金属棒１
の平面カットされた端面の金属板２にできるだけ近い位
置に集光スポット４４が位置するようにレーザー光４３
を照射する。このレーザー照射により金属棒１の端面が
溶融した溶融物が流れ落ちて金属板２の表面を溶融さ
せ、これが凝固すると、図１１（ｂ）（ｄ）に示すよう
に、接合合金部４１が形成され、金属棒１と金属板２と
が接合される。また、金属棒１の溶融時の熱の伝導によ
り金属棒１に接する金属板２が溶融して、図１１（ｂ）
に示すように接合合金部４１は舌状に延長され、接合を
より強固なものにする。
所定位置に金属棒１を加圧した状態に配設し、金属棒１
の平面カットされた端面の金属板２にできるだけ近い位
置に集光スポット４４が位置するようにレーザー光４３
を照射する。このレーザー照射により金属棒１の端面が
溶融した溶融物が流れ落ちて金属板２の表面を溶融さ
せ、これが凝固すると、図１１（ｂ）（ｄ）に示すよう
に、接合合金部４１が形成され、金属棒１と金属板２と
が接合される。また、金属棒１の溶融時の熱の伝導によ
り金属棒１に接する金属板２が溶融して、図１１（ｂ）
に示すように接合合金部４１は舌状に延長され、接合を
より強固なものにする。
【００５３】図１２は、第８の実施形態に係るレーザー
接合装置の構成を示すもので、金属板２の両側に２本の
金属棒１、１を同時に接合することができるように構成
されている。照明灯電極は、先に図１３に示したよう
に、金属箔６３の両側に電極棒６２と電極リード６４と
を接合して構成されており、これは金属板２の両側にそ
れぞれ金属棒１、１を接合することになり、金属板２に
２本の金属棒を同時に接合する本実施形態の構成では、
照明灯電極の製造を効率的に行うことができることにな
る。
接合装置の構成を示すもので、金属板２の両側に２本の
金属棒１、１を同時に接合することができるように構成
されている。照明灯電極は、先に図１３に示したよう
に、金属箔６３の両側に電極棒６２と電極リード６４と
を接合して構成されており、これは金属板２の両側にそ
れぞれ金属棒１、１を接合することになり、金属板２に
２本の金属棒を同時に接合する本実施形態の構成では、
照明灯電極の製造を効率的に行うことができることにな
る。
【００５４】図１２において、所定位置に配設された放
熱用セラミックプレート１７上に金属板２を配置し、こ
の金属板２の中心線上に位置決めホルダ３８、３８によ
ってそれぞれ位置決めして２本の金属棒１、１を配設し
た両側に、第１のレーザー照射部４６ａと第２のレーザ
ー照射部４６ｂとが配設され、これらの第１及び第２の
レーザー照射部４６ａ、４６ｂは、金属棒１の軸方向と
平行に移動できるようになっている。
熱用セラミックプレート１７上に金属板２を配置し、こ
の金属板２の中心線上に位置決めホルダ３８、３８によ
ってそれぞれ位置決めして２本の金属棒１、１を配設し
た両側に、第１のレーザー照射部４６ａと第２のレーザ
ー照射部４６ｂとが配設され、これらの第１及び第２の
レーザー照射部４６ａ、４６ｂは、金属棒１の軸方向と
平行に移動できるようになっている。
【００５５】第１及び第２のレーザー照射部４６ａ、４
６ｂは同一の構成で、図外のレーザー発生源からのレー
ザー光は、光ファイバー３２で導波されて第１及び第２
のレーザー照射部４６ａ、４６ｂ内に入射され、これを
コリメートレンズ３３によってコリメートする。このレ
ーザー光は５０％反射ミラー３４と全反射ミラー３５と
によってそれぞれ９０度方向に反射し、それぞれ集光レ
ンズ３６、３６によって集光され、その集光スポットが
各金属棒１、１の金属板２との接触部の近傍に位置する
ように照射される。
６ｂは同一の構成で、図外のレーザー発生源からのレー
ザー光は、光ファイバー３２で導波されて第１及び第２
のレーザー照射部４６ａ、４６ｂ内に入射され、これを
コリメートレンズ３３によってコリメートする。このレ
ーザー光は５０％反射ミラー３４と全反射ミラー３５と
によってそれぞれ９０度方向に反射し、それぞれ集光レ
ンズ３６、３６によって集光され、その集光スポットが
各金属棒１、１の金属板２との接触部の近傍に位置する
ように照射される。
【００５６】この第１及び第２のレーザー照射部４６
ａ、４６ｂからロングパルスでレーザー光３９を４ヵ所
から照射し、金属棒１の軸方向と平行に移動させること
により、各金属棒１、１は同時に金属板２にレーザー接
合される。レーザー接合のプロセスは、第１の実施形態
において説明したものと同様である。
ａ、４６ｂからロングパルスでレーザー光３９を４ヵ所
から照射し、金属棒１の軸方向と平行に移動させること
により、各金属棒１、１は同時に金属板２にレーザー接
合される。レーザー接合のプロセスは、第１の実施形態
において説明したものと同様である。
【００５７】上記説明した第１〜８の実施形態において
は、照明灯電極に使用する金属棒１と金属板２とのレー
ザー接合方法について説明したが、これは照明灯電極に
限ることなく、箔状の金属板２に丸棒状の金属棒１をレ
ーザー接合する場合にも同様に利用することができる。
また、金属棒１と金属板２とが、その融点の差がある場
合、あるいは体積差がある場合でも、実施形態に示した
ようにレーザー接合が可能である。このような状態は、
照明灯電極に限らず、半導体製品や電子部品実装におい
ても存在し、このレーザー接合方法を適用することがで
きる。
は、照明灯電極に使用する金属棒１と金属板２とのレー
ザー接合方法について説明したが、これは照明灯電極に
限ることなく、箔状の金属板２に丸棒状の金属棒１をレ
ーザー接合する場合にも同様に利用することができる。
また、金属棒１と金属板２とが、その融点の差がある場
合、あるいは体積差がある場合でも、実施形態に示した
ようにレーザー接合が可能である。このような状態は、
照明灯電極に限らず、半導体製品や電子部品実装におい
ても存在し、このレーザー接合方法を適用することがで
きる。
【００５８】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、丸棒
状である金属棒と箔状である金属板との間をレーザー接
合により接合することが可能となり、この接合方法は照
明灯電極の形成に好適であるばかりでなく、体積差があ
り、それぞれの材料の融点の差がある金属間をレーザー
接合するにも適用することができる。
状である金属棒と箔状である金属板との間をレーザー接
合により接合することが可能となり、この接合方法は照
明灯電極の形成に好適であるばかりでなく、体積差があ
り、それぞれの材料の融点の差がある金属間をレーザー
接合するにも適用することができる。
【図１】第１の実施形態のレーザー接合方法を示す
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【図２】レーザー接合のプロセスを（ａ）（ｂ）（ｃ）
の順に示す説明図。
の順に示す説明図。
【図３】第２の実施形態のレーザー接合装置を示す
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【図４】第３の実施形態のレーザー接合装置を示す
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【図５】第４の実施形態のレーザー接合装置を示す
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【図６】第５の実施形態のレーザー接合装置を示す側面
図。
図。
【図７】レーザー光の反射による弊害を説明する説明
図。
図。
【図８】レーザー光の反射の影響を排除する方法を示す
説明図。
説明図。
【図９】レーザー光の反射の影響を排除する方法を示す
説明図。
説明図。
【図１０】第６の実施形態のレーザー接合方法を示し、
（ａ）はその平面図、（ｂ）は接合後の状態を示す平面
図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図、（ｄ）は
（ｂ）のＢ−Ｂ線矢視断面図。
（ａ）はその平面図、（ｂ）は接合後の状態を示す平面
図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図、（ｄ）は
（ｂ）のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図１１】第７の実施形態のレーザー接合方法を示し、
（ａ）はその平面図、（ｂ）は接合後の状態を示す平面
図、（ｃ）は（ａ）の側面図、（ｄ）は（ｂ）の側面
図。
（ａ）はその平面図、（ｂ）は接合後の状態を示す平面
図、（ｃ）は（ａ）の側面図、（ｄ）は（ｂ）の側面
図。
【図１２】第８の実施形態のレーザー接合装置を示す平
面図。
面図。
【図１３】照明灯の一例を示し、（ａ）はその正面図、
（ｂ）は側面図。
（ｂ）は側面図。
【図１４】従来の抵抗溶接による接合方法を示す説明
図。
図。
【図１５】従来のレーザー溶接による接合方法を示す説
明図。
明図。
１ 金属棒 ２ 金属板 ５、７、８、２６、３９、４２、４３、５０、５２ レ
ーザー光 ３、６、１３、４４、５３ 集光スポット １０、１５、２２、３１ａ、３１ｂ、３６ 集光レンズ １２ ＬＤアレイ １４ 屈折率分布型光ファイバー １６ 箔押さえ（位置決め部） １７、２５ セラミックプレート １８ 大口径光ファイバー １９ 放熱プレート ２０ 発振プレート ２１ レーザー照射部（保持部） ２３ フード ２９ 光学ユニット ３４ ５０％反射ミラー ３５ 全反射ミラー ５１ 集光スポット ７０ レーザー照射部
ーザー光 ３、６、１３、４４、５３ 集光スポット １０、１５、２２、３１ａ、３１ｂ、３６ 集光レンズ １２ ＬＤアレイ １４ 屈折率分布型光ファイバー １６ 箔押さえ（位置決め部） １７、２５ セラミックプレート １８ 大口径光ファイバー １９ 放熱プレート ２０ 発振プレート ２１ レーザー照射部（保持部） ２３ フード ２９ 光学ユニット ３４ ５０％反射ミラー ３５ 全反射ミラー ５１ 集光スポット ７０ レーザー照射部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 26/08 Ｂ２３Ｋ 26/08 Ｋ Ｂ 33/00 33/00 Ｚ Ｈ０１Ｊ 9/18 Ｈ０１Ｊ 9/18 Ｚ (72)発明者 北原 良樹 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 川村 竜也 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 妹尾 和彦 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 AA03 BH00 CA01 CA03 CA08 CA14 CB06 CD02 CD04 CD08 CE07 CE08 CE09 CG02 DA09 DA14 DA16 DB02
Claims (22)
- 【請求項１】 丸棒状の金属棒を、その中心線に平行に
配した箔状の金属板にレーザー接合するレーザー接合方
法において、 前記金属棒の金属板との接触箇所の近傍部位に、金属板
に照射されないようにレーザー光を集光させることによ
り、金属棒のレーザー照射部位が溶融し、その溶融金属
が金属板の表面に融着することによって金属棒と金属板
との間を接合することを特徴とするレーザー接合方法。 - 【請求項２】 金属棒の金属板と接触させる側を平面カ
ットし、平面カットした面で金属板に接触させた状態に
してレーザー光を照射する請求項１記載のレーザー接合
方法。 - 【請求項３】 金属板の金属棒と接触する位置に金属棒
の外形に相当する凹面を形成し、この凹面内に金属棒を
配置してレーザー光を照射する請求項１記載のレーザー
接合方法。 - 【請求項４】 丸棒状の金属棒を、その中心線に平行に
配した箔状の金属板にレーザー接合するレーザー接合方
法において、 前記金属板の端部において前記金属板の端辺にほぼ直交
するように配置された金属棒の両側からレーザー光を、
そのビームの一部が金属板に照射された状態で、金属棒
の金属板との接触箇所の近傍部位に集光されるように照
射することにより、金属棒のレーザー照射部位を溶融す
ると同時に、レーザー光ビーム内にある金属板の端部が
溶融収縮して金属棒の溶融部に結合されると共に、金属
棒に接する金属板の表面が熱伝導により溶融して金属棒
に溶着することによって金属棒と金属板との間を接合す
ることを特徴とするレーザー接合方法。 - 【請求項５】 丸棒状の金属棒を、その中心線に平行に
配した箔状の金属板にレーザー接合するレーザー接合方
法において、 前記金属棒をその端部が金属板上の所定位置に位置する
ように配置し、レーザー光を金属棒の端面の金属板との
接触箇所の近傍部位に集光して、金属棒の端面が溶融し
た溶融金属が金属板の表面に融着すると共に、金属棒に
接する金属板の表面が熱伝導により溶融して金属棒に溶
着することにより金属棒と金属板との間を接合すること
を特徴とするレーザー接合方法。 - 【請求項６】 丸棒状の金属棒を、その中心線に平行に
配した箔状の金属板にレーザー接合するレーザー接合方
法において、 前記金属板上の両側の所定位置にそれぞれ金属棒をその
端部が位置するように配置し、各金属棒の金属板上にあ
る部分の金属板との接触箇所の近傍部位に両側からレー
ザー光を集光して、金属棒のレーザー照射部位が溶融し
た溶融金属が金属板の表面に融着することにより、１枚
の金属板に２本の金属棒を接合することを特徴とするレ
ーザー接合方法。 - 【請求項７】 強度分布が中心部で強くなるレーザー光
を集光する請求項１〜６いずれか一項に記載のレーザー
接合方法。 - 【請求項８】 レーザー光をロングパルスにして照射す
る請求項１〜７いずれか一項に記載のレーザー接合方
法。 - 【請求項９】 丸棒状の金属棒を、その中心線に平行に
配した箔状の金属板にレーザー接合するレーザー接合装
置において、 複数のレーザーダイオードの発光軸を同一平面上に配列
してなるＬＤアレイから出射されたレーザー光をコリメ
ートレンズ及び集光レンズを通して集光し、この集光ス
ポットが金属板上に配置された金属棒の金属板との接触
箇所の近傍部位になるようにレーザー照射することを特
徴とするレーザー接合装置。 - 【請求項１０】 丸棒状の金属棒を、その中心線に平行
に配した箔状の金属板にレーザー接合する照明灯電極の
レーザー接合装置において、 レーザー光を光ファイバーで所定位置に導き、この光フ
ァイバーの出射端に配設された集光レンズでレーザー光
を集光し、この集光スポットが金属板上に配置された金
属棒の金属板との接触箇所の近傍部位になるようにレー
ザー照射することを特徴とするレーザー接合装置。 - 【請求項１１】 光ファイバーが、中心部に向かって屈
折率を大きくした屈折率分布型光ファイバーである請求
項１０記載のレーザー接合装置。 - 【請求項１２】 丸棒状の金属棒を、その中心線に平行
に配した箔状の金属板にレーザー接合するレーザー接合
装置において、 レーザー光を光ファイバーで所定位置に導き、この光フ
ァイバーの出射端に配設された発振プレートによりレー
ザー光を平行化した後、このレーザー光を集光レンズに
よって集光し、この集光スポットが金属板上に配置され
た金属棒の金属板との接触箇所の近傍部位になるように
レーザー照射することを特徴とするレーザー接合装置。 - 【請求項１３】 鏡面仕上げされた板面上に金属板を配
置し、光ファイバー、発振プレート及び集光レンズを一
体的に保持する保持部材を前記板面上に置くことによ
り、照射位置が位置決めされるように構成した請求項１
２記載のレーザー接合装置。 - 【請求項１４】 発振プレートを放熱プレートで挟み、
発振プレートの熱を前記放熱プレートを介して保持部材
に放熱させるようにした請求項１２または１３記載のレ
ーザー接合装置。 - 【請求項１５】 保持部材のレーザー光の出射端側にレ
ーザービーム角度に集束されたフードを配設し、このフ
ード内にクリーンガスを供給して、クリーンガスがレー
ザー光の出射方向に排気されるようにした請求項１２〜
１４いずれか一項に記載のレーザー接合装置。 - 【請求項１６】 光ファイバーの出射端側に、金属板を
押さえて照射位置を位置決めする位置決め部を設けた請
求項１０または１２記載のレーザー接合装置。 - 【請求項１７】 丸棒状の金属棒を、その中心線に平行
に配した箔状の金属板にレーザー接合するレーザー接合
装置において、 平坦な板面上に配置した金属板上の所定位置に金属棒を
配置し、この金属棒を逆Ｙの字状に形成された光学ユニ
ットの二股状の凹部で金属板側に加圧した状態にして、
前記光学ユニットの上部から入射されたレーザー光を二
股状の分岐経路に２分割して導波し、前記分岐経路の端
部に配設された集光レンズによって集光し、この集光ス
ポットが金属板上に配置された金属棒の金属板との接触
箇所の近傍部位になるように両側からレーザー照射する
ことを特徴とするレーザー接合装置。 - 【請求項１８】 丸棒状の金属棒を、その中心線に平行
に配した箔状の金属板にレーザー接合するレーザー接合
装置において、 平坦な板面上に配置された金属板の中心線上の両側に２
本の金属棒をその端部が金属板上にあるようにそれぞれ
中心線を一致させて載置し、この両側に前記中心線と平
行移動可能にレーザー照射部を配設し、各レーザー照射
部から照射されるレーザー光を各金属棒の金属板との接
触箇所の近傍部位の両側に集光し、各レーザー照射部を
中心線に平行に移動させて１枚の金属板に２本の金属棒
を同時に接合するように構成されてなることを特徴とす
るレーザー接合装置。 - 【請求項１９】 レーザー照射部が、中心線と平行な方
向から入射されたレーザー光をハーフミラーと全反射ミ
ラーとにより分割すると共に、分割された各レーザー光
が２本の金属棒の照射位置に向かうように角度変更さ
せ、分割された各レーザー光を集光レンズにより金属棒
の照射位置に集光させる請求項１８記載のレーザー接合
装置。 - 【請求項２０】 金属板を平坦な板面上に配置してレー
ザー接合する請求項９〜１９いずれか一項に記載のレー
ザー接合装置。 - 【請求項２１】 金属板を負圧により吸引する機能を備
えた板面上に配置してレーザー接合する請求項９〜２０
いずれか一項に記載のレーザー接合装置。 - 【請求項２２】 金属棒と金属板とが、照明灯電極を構
成する棒体および板体である請求項１〜８いずれか一項
に記載のレーザー接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09489099A JP3935639B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | レーザー接合方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09489099A JP3935639B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | レーザー接合方法及びその装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000288755A true JP2000288755A (ja) | 2000-10-17 |
| JP2000288755A5 JP2000288755A5 (ja) | 2005-05-12 |
| JP3935639B2 JP3935639B2 (ja) | 2007-06-27 |
Family
ID=14122646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09489099A Expired - Fee Related JP3935639B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | レーザー接合方法及びその装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3935639B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005349477A (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Patent Treuhand Ges Elektr Gluehlamp Mbh | メタルピンにメタルフォイルを溶接するための方法及び密閉ランプ容器を貫く電流リードスルーを有するランプ |
| JP2006196267A (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Harison Toshiba Lighting Corp | ランプ用封着体および放電ランプ |
| WO2009075121A1 (ja) | 2007-12-12 | 2009-06-18 | Harison Toshiba Lighting Corp. | 放電ランプ |
| JP2018103232A (ja) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 株式会社ディスコ | レーザー装置 |
| JP2020199521A (ja) * | 2019-06-10 | 2020-12-17 | 日本電産サンキョー株式会社 | 溶接構造体の製造方法および振れ補正機能付き光学ユニット |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7344558B2 (ja) | 2020-02-25 | 2023-09-14 | デルタ工業株式会社 | レーザ溶接方法およびレーザ溶接装置 |
-
1999
- 1999-04-01 JP JP09489099A patent/JP3935639B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2005349477A (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Patent Treuhand Ges Elektr Gluehlamp Mbh | メタルピンにメタルフォイルを溶接するための方法及び密閉ランプ容器を貫く電流リードスルーを有するランプ |
| JP2006196267A (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Harison Toshiba Lighting Corp | ランプ用封着体および放電ランプ |
| JP4494224B2 (ja) * | 2005-01-12 | 2010-06-30 | ハリソン東芝ライティング株式会社 | ランプ用封着体および放電ランプ |
| WO2009075121A1 (ja) | 2007-12-12 | 2009-06-18 | Harison Toshiba Lighting Corp. | 放電ランプ |
| US8339023B2 (en) | 2007-12-12 | 2012-12-25 | Harison Toshiba Lighting Corp. | Discharge lamp |
| JP2018103232A (ja) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 株式会社ディスコ | レーザー装置 |
| CN108262565A (zh) * | 2016-12-27 | 2018-07-10 | 株式会社迪思科 | 激光装置 |
| JP2020199521A (ja) * | 2019-06-10 | 2020-12-17 | 日本電産サンキョー株式会社 | 溶接構造体の製造方法および振れ補正機能付き光学ユニット |
| JP7325233B2 (ja) | 2019-06-10 | 2023-08-14 | ニデックインスツルメンツ株式会社 | 溶接構造体の製造方法および振れ補正機能付き光学ユニット |
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| JP3935639B2 (ja) | 2007-06-27 |
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