JP2003019588A - レーザ溶接機、及び、レーザ溶接方法 - Google Patents
レーザ溶接機、及び、レーザ溶接方法Info
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- JP2003019588A JP2003019588A JP2001202355A JP2001202355A JP2003019588A JP 2003019588 A JP2003019588 A JP 2003019588A JP 2001202355 A JP2001202355 A JP 2001202355A JP 2001202355 A JP2001202355 A JP 2001202355A JP 2003019588 A JP2003019588 A JP 2003019588A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ溶接に要するコストを大幅に低減させ
ると共に、安定した溶接作業の実現を図ることを目的と
する。 【解決手段】 レーザ光Ｌを利用して対象物Ｐ１，Ｐ２
同士を接合するレーザ溶接機１は、レーザ光Ｌを発生す
るレーザ発振部２と、レーザ光Ｌを接合部位に集光させ
るヘッド部３と、レーザ発振部２とヘッド部３とを結ぶ
光ファイバケーブル４と、光ファイバケーブル４に曲げ
応力を加え、レーザ光Ｌの焦点におけるエネルギ分布を
均一化させる強度分布設定部５とを備える。
ると共に、安定した溶接作業の実現を図ることを目的と
する。 【解決手段】 レーザ光Ｌを利用して対象物Ｐ１，Ｐ２
同士を接合するレーザ溶接機１は、レーザ光Ｌを発生す
るレーザ発振部２と、レーザ光Ｌを接合部位に集光させ
るヘッド部３と、レーザ発振部２とヘッド部３とを結ぶ
光ファイバケーブル４と、光ファイバケーブル４に曲げ
応力を加え、レーザ光Ｌの焦点におけるエネルギ分布を
均一化させる強度分布設定部５とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ溶接機、及
び、レーザ溶接方法に関する。
び、レーザ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、レーザ溶接機は、各種部材同
士を溶接するために用いられており、近年では、プラス
チック製の部材同士を溶接する際にも利用させるように
なっている。このようなレーザ溶接を行なう場合、溶接
時の安定性等に鑑みれば、レーザ光の焦点（レーザ光軸
をｚ軸としたときに当該ｚ軸と直交するｘｙ平面）にお
けるエネルギ分布をできるだけ均一化させることが望ま
しい。しかしながら、通常、レーザ光のエネルギ分布
は、光軸周辺でエネルギ密度が高くなるガウシアン型と
なり、全体に均一化されたトップハット型にはならな
い。このため、従来から、レーザ光のエネルギ分布をガ
ウシアン型からトップハット型にするための様々な技術
が提案されている。
士を溶接するために用いられており、近年では、プラス
チック製の部材同士を溶接する際にも利用させるように
なっている。このようなレーザ溶接を行なう場合、溶接
時の安定性等に鑑みれば、レーザ光の焦点（レーザ光軸
をｚ軸としたときに当該ｚ軸と直交するｘｙ平面）にお
けるエネルギ分布をできるだけ均一化させることが望ま
しい。しかしながら、通常、レーザ光のエネルギ分布
は、光軸周辺でエネルギ密度が高くなるガウシアン型と
なり、全体に均一化されたトップハット型にはならな
い。このため、従来から、レーザ光のエネルギ分布をガ
ウシアン型からトップハット型にするための様々な技術
が提案されている。
【０００３】この種の技術としては、例えば、いわゆる
ビームホモジナイザを用いてレーザ光のエネルギ分布を
ガウシアン型からトップハット型にする手法が知られて
いる。また、この種の技術として、特開平１０−１５３
７５０号公報によって開示されたものが知られている。
この公報に記載されたレーザ機器は、ビーム径制御光学
系、強度変換レンズ、及び、位相整合レンズを備える。
この場合、発振器から放出されたレーザ光の径がビーム
径制御光学系によって所望の値に設定される。そして、
ビーム径制御光学系を通過したレーザ光は、更に強度変
換レンズを通過し、これにより、レーザのエネルギ分布
が均一化される。エネルギ分布を均一化させたことによ
り生じた位相の乱れは、位相整合レンズによって補正さ
れる。
ビームホモジナイザを用いてレーザ光のエネルギ分布を
ガウシアン型からトップハット型にする手法が知られて
いる。また、この種の技術として、特開平１０−１５３
７５０号公報によって開示されたものが知られている。
この公報に記載されたレーザ機器は、ビーム径制御光学
系、強度変換レンズ、及び、位相整合レンズを備える。
この場合、発振器から放出されたレーザ光の径がビーム
径制御光学系によって所望の値に設定される。そして、
ビーム径制御光学系を通過したレーザ光は、更に強度変
換レンズを通過し、これにより、レーザのエネルギ分布
が均一化される。エネルギ分布を均一化させたことによ
り生じた位相の乱れは、位相整合レンズによって補正さ
れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の技術には、次のような問題点が存在して
いる。すなわち、従来用いられていたビームホモジナイ
ザは、それ自体極めて高価なものである。従って、これ
を用いることにより、レーザ溶接に要するコストが大幅
に増大化してしまう。また、ビームホモジナイザを用い
た場合、少なくとも３０％程度のパワーロスを生じてし
まうが、これでは、レーザダイオード等を直接加工に用
いた場合の利点である電気・光変換効率のよさが相殺さ
れてしまう。そして、この場合、レーザ出力に課される
負荷が大きくなってしまうので、本来の加工に要する出
力よりも大きな出力を発生するレーザ装置を用いなけれ
ばならなくなり、溶接機自体のコストも増大化してしま
う。
たような従来の技術には、次のような問題点が存在して
いる。すなわち、従来用いられていたビームホモジナイ
ザは、それ自体極めて高価なものである。従って、これ
を用いることにより、レーザ溶接に要するコストが大幅
に増大化してしまう。また、ビームホモジナイザを用い
た場合、少なくとも３０％程度のパワーロスを生じてし
まうが、これでは、レーザダイオード等を直接加工に用
いた場合の利点である電気・光変換効率のよさが相殺さ
れてしまう。そして、この場合、レーザ出力に課される
負荷が大きくなってしまうので、本来の加工に要する出
力よりも大きな出力を発生するレーザ装置を用いなけれ
ばならなくなり、溶接機自体のコストも増大化してしま
う。
【０００５】また、特開平１０−１５３７５０号公報に
よって開示された技術のように、複数の光学系を用いた
場合、非球面レンズの他、極めて特殊かつ高価なレンズ
が必要となり、しかも、これらを高精度に配置しなけれ
ばならない。従って、この場合も、ビームホモジナイザ
を用いた場合と同様にレーザ溶接に要するコストが大幅
に増大化してしまう。更に、複数の光学系を利用する
と、レンズ表面の反射等により、少なくとも１０％程度
のパワーロスを生じる。加えて、複雑な光学系を用いた
場合、作業中の微小な振動によってレーザ光のエネルギ
分布や強度が変化してしまうという問題も生じる。
よって開示された技術のように、複数の光学系を用いた
場合、非球面レンズの他、極めて特殊かつ高価なレンズ
が必要となり、しかも、これらを高精度に配置しなけれ
ばならない。従って、この場合も、ビームホモジナイザ
を用いた場合と同様にレーザ溶接に要するコストが大幅
に増大化してしまう。更に、複数の光学系を利用する
と、レンズ表面の反射等により、少なくとも１０％程度
のパワーロスを生じる。加えて、複雑な光学系を用いた
場合、作業中の微小な振動によってレーザ光のエネルギ
分布や強度が変化してしまうという問題も生じる。
【０００６】そこで、本発明は、レーザ溶接に要するコ
ストを大幅に低減させることができると共に、安定した
溶接作業を可能とするレーザ溶接機、及び、レーザ溶接
方法の提供を目的とする。
ストを大幅に低減させることができると共に、安定した
溶接作業を可能とするレーザ溶接機、及び、レーザ溶接
方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
によるレーザ溶接機は、レーザ光を利用して対象物同士
を接合するレーザ溶接機において、レーザ光を発生する
レーザ発振部と、レーザ光を接合部位に集光させるヘッ
ド部と、レーザ発振部とヘッド部とを結ぶ光ファイバ
と、光ファイバに曲げ応力を加え、レーザ光の焦点にお
けるエネルギ分布を均一化させる強度分布設定部とを備
えることを特徴とする。
によるレーザ溶接機は、レーザ光を利用して対象物同士
を接合するレーザ溶接機において、レーザ光を発生する
レーザ発振部と、レーザ光を接合部位に集光させるヘッ
ド部と、レーザ発振部とヘッド部とを結ぶ光ファイバ
と、光ファイバに曲げ応力を加え、レーザ光の焦点にお
けるエネルギ分布を均一化させる強度分布設定部とを備
えることを特徴とする。
【０００８】本発明者等は、安定したレーザ溶接を実現
すべく、レーザ光のエネルギ分布を低コストで均一化さ
せることを目的として鋭意研究を重ねた。そして、本発
明者らは、レーザ発振部と、レーザ光を接合部位に集光
させるヘッド部との間で、両者を結ぶ光ファイバに曲げ
応力を与えると、レーザ光のエネルギ分布が、ガウシア
ン型からトップハット型に変化し、パワーロスを殆ど生
じさせることなく、焦点におけるエネルギ分布を容易か
つ確実に均一化できることを見出した。
すべく、レーザ光のエネルギ分布を低コストで均一化さ
せることを目的として鋭意研究を重ねた。そして、本発
明者らは、レーザ発振部と、レーザ光を接合部位に集光
させるヘッド部との間で、両者を結ぶ光ファイバに曲げ
応力を与えると、レーザ光のエネルギ分布が、ガウシア
ン型からトップハット型に変化し、パワーロスを殆ど生
じさせることなく、焦点におけるエネルギ分布を容易か
つ確実に均一化できることを見出した。
【０００９】このように、レーザ発振部とヘッド部との
間で光ファイバに曲げ応力を与えるためには、光ファイ
バを曲げるための単純な機構からなる強度分布設定部を
設けるだけでよい。従って、このレーザ溶接機では、ビ
ームホモジナイザや複数の光学系を用いた場合と比較し
て、レーザ溶接に要するコストを大幅に低減させること
ができる。
間で光ファイバに曲げ応力を与えるためには、光ファイ
バを曲げるための単純な機構からなる強度分布設定部を
設けるだけでよい。従って、このレーザ溶接機では、ビ
ームホモジナイザや複数の光学系を用いた場合と比較し
て、レーザ溶接に要するコストを大幅に低減させること
ができる。
【００１０】そして、このような強度分布設定部を設け
て、レーザ光の焦点におけるエネルギ分布を均一化させ
れば、レーザ光の焦点において、対象物同士を均一に溶
融させることが可能となる。この結果、このレーザ溶接
機を用いれば、溶着強度や溶着幅等を効果的に安定化さ
せることができる。
て、レーザ光の焦点におけるエネルギ分布を均一化させ
れば、レーザ光の焦点において、対象物同士を均一に溶
融させることが可能となる。この結果、このレーザ溶接
機を用いれば、溶着強度や溶着幅等を効果的に安定化さ
せることができる。
【００１１】また、強度分布設定部は、レーザ発振部と
ヘッド部との間における任意の位置に設けることが可能
である。従って、強度分布設定部とヘッド部とをある程
度離隔させることが可能となり、振動の影響を容易に低
減させることができる。この結果、本発明によるレーザ
溶接機を用いれば、極めて安定した溶接作業が可能とな
る。
ヘッド部との間における任意の位置に設けることが可能
である。従って、強度分布設定部とヘッド部とをある程
度離隔させることが可能となり、振動の影響を容易に低
減させることができる。この結果、本発明によるレーザ
溶接機を用いれば、極めて安定した溶接作業が可能とな
る。
【００１２】更に、強度分布設定部には、光ファイバに
加える曲げ応力を自在に変化させる調節手段が設けられ
ていると好ましい。
加える曲げ応力を自在に変化させる調節手段が設けられ
ていると好ましい。
【００１３】このような構成を採用すれば、強度分布設
定部において、溶接対象に応じるように、レーザ光の焦
点におけるエネルギ分布を任意に変化させることができ
る。
定部において、溶接対象に応じるように、レーザ光の焦
点におけるエネルギ分布を任意に変化させることができ
る。
【００１４】請求項３に記載の本発明によるレーザ溶接
方法は、レーザ発振部から発せられたレーザ光をヘッド
部によって接合部位に集光させ、対象物同士を接合する
レーザ溶接方法において、レーザ発振部とヘッド部とを
結ぶ光ファイバに曲げ応力を加えることにより、レーザ
光の焦点におけるエネルギ分布を均一化させるものであ
る。
方法は、レーザ発振部から発せられたレーザ光をヘッド
部によって接合部位に集光させ、対象物同士を接合する
レーザ溶接方法において、レーザ発振部とヘッド部とを
結ぶ光ファイバに曲げ応力を加えることにより、レーザ
光の焦点におけるエネルギ分布を均一化させるものであ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるレ
ーザ溶接機、及び、レーザ溶接方法の好適な実施形態に
ついて詳細に説明する。
ーザ溶接機、及び、レーザ溶接方法の好適な実施形態に
ついて詳細に説明する。
【００１６】図１は、本発明によるレーザ溶接機を示す
概略構成図である。同図に示すレーザ溶接機１は、レー
ザ光Ｌを利用して各種部材同士を溶接するものであり、
特に、プラスチック製部材Ｐ１，Ｐ２同士を溶接する際
に適用すると好適なものである。レーザ溶接機１は、レ
ーザ光Ｌを発生するレーザダイオード等を含むレーザ発
振部２と、レーザ光Ｌをプラスチック製部材Ｐ１，Ｐ２
の接合部位（重ね合せ部）に集光させるヘッド部３とを
備える。レーザ発振部２とヘッド部３とは、図１に示す
ように、図示省略の光ファイバを内蔵する光ファイバケ
ーブル４を介して互いに接続されている。
概略構成図である。同図に示すレーザ溶接機１は、レー
ザ光Ｌを利用して各種部材同士を溶接するものであり、
特に、プラスチック製部材Ｐ１，Ｐ２同士を溶接する際
に適用すると好適なものである。レーザ溶接機１は、レ
ーザ光Ｌを発生するレーザダイオード等を含むレーザ発
振部２と、レーザ光Ｌをプラスチック製部材Ｐ１，Ｐ２
の接合部位（重ね合せ部）に集光させるヘッド部３とを
備える。レーザ発振部２とヘッド部３とは、図１に示す
ように、図示省略の光ファイバを内蔵する光ファイバケ
ーブル４を介して互いに接続されている。
【００１７】このような基本構成を有するレーザ溶接機
１では、溶接時の安定性等に鑑みると、レーザ光Ｌの焦
点（レーザ光軸をｚ軸としたときに当該ｚ軸と直交する
ｘｙ平面）におけるエネルギ分布をできるだけ均一化さ
せることが望ましい。このため、レーザ溶接機１は、レ
ーザ発振部２とヘッド部３との間に、レーザ光Ｌの焦点
におけるエネルギ分布を均一化させる強度分布設定部５
を備える。
１では、溶接時の安定性等に鑑みると、レーザ光Ｌの焦
点（レーザ光軸をｚ軸としたときに当該ｚ軸と直交する
ｘｙ平面）におけるエネルギ分布をできるだけ均一化さ
せることが望ましい。このため、レーザ溶接機１は、レ
ーザ発振部２とヘッド部３との間に、レーザ光Ｌの焦点
におけるエネルギ分布を均一化させる強度分布設定部５
を備える。
【００１８】強度分布設定部５は、図２に示すように、
筐体５０を有する。この筐体５０には、レーザ発振部２
からの光ファイバケーブル４が挿通される。光ファイバ
ケーブル４は、筐体５０から引き出され、ヘッド部３へ
と導かれる。なお、筐体５０は、図１に示すように、レ
ーザ発振部２の筐体と一体化させてもよい。筐体５０の
内部には、光ファイバケーブル４の延在方向に概略沿う
ように、ガイド部５１，５２が所定の間隔を隔てて並設
されている。各ガイド部５１，５２は、それぞれ図２に
おいて上下に配置されて所定間隔を隔てて互いに対向し
合う一対のローラＲを有する。光ファイバケーブル４
は、筐体５０の内部で各ガイド部５１，５２の一対のロ
ーラＲ間に挿通される。
筐体５０を有する。この筐体５０には、レーザ発振部２
からの光ファイバケーブル４が挿通される。光ファイバ
ケーブル４は、筐体５０から引き出され、ヘッド部３へ
と導かれる。なお、筐体５０は、図１に示すように、レ
ーザ発振部２の筐体と一体化させてもよい。筐体５０の
内部には、光ファイバケーブル４の延在方向に概略沿う
ように、ガイド部５１，５２が所定の間隔を隔てて並設
されている。各ガイド部５１，５２は、それぞれ図２に
おいて上下に配置されて所定間隔を隔てて互いに対向し
合う一対のローラＲを有する。光ファイバケーブル４
は、筐体５０の内部で各ガイド部５１，５２の一対のロ
ーラＲ間に挿通される。
【００１９】また、筐体５０には、雌ねじ部５３が設け
られている。本実施形態では、雌ねじ部５３は、各ガイ
ド部５１，５２の間に位置するように、筐体５０の上面
部に設けられている。そして、そして、雌ねじ部５３に
は、曲げ調整ねじ５４が螺合されている。曲げ調整ねじ
５４は、図２において略鉛直に延在し、その先端は、各
ガイド部５１，５２の間で光ファイバケーブル４と当接
可能である。曲げ調整ねじ５４の先端には、光ファイバ
ケーブル４の損傷を防止するために、弾性体等からなる
緩衝材５５を固定しておくとよい。
られている。本実施形態では、雌ねじ部５３は、各ガイ
ド部５１，５２の間に位置するように、筐体５０の上面
部に設けられている。そして、そして、雌ねじ部５３に
は、曲げ調整ねじ５４が螺合されている。曲げ調整ねじ
５４は、図２において略鉛直に延在し、その先端は、各
ガイド部５１，５２の間で光ファイバケーブル４と当接
可能である。曲げ調整ねじ５４の先端には、光ファイバ
ケーブル４の損傷を防止するために、弾性体等からなる
緩衝材５５を固定しておくとよい。
【００２０】上述した強度分布設定部５を利用してレー
ザ光Ｌのエネルギ分布を均一化させるに際しては、筐体
５０に光ファイバケーブル４を挿通させた状態で、曲げ
調整ねじ５４を雌ねじ部５３に対してねじ込む。これに
より、曲げ調整ねじ５４は、筐体５０の内部で光ファイ
バケーブル４に対して前進し、やがて光ファイバケーブ
ル４と当接する。更に、曲げ調整ねじ５４を雌ねじ部５
３に対してねじ込んでいくと、光ファイバケーブル４
は、曲げ調整ねじ５４によって押圧され、ガイド部５
１，５２を基点として（本実施形態では、下に凸に）屈
曲する。このように、レーザ発振部２とヘッド部３との
間に設けられた強度分布設定部５では、光ファイバケー
ブル４（光ファイバ）に対して曲げ応力が加えられる。
ザ光Ｌのエネルギ分布を均一化させるに際しては、筐体
５０に光ファイバケーブル４を挿通させた状態で、曲げ
調整ねじ５４を雌ねじ部５３に対してねじ込む。これに
より、曲げ調整ねじ５４は、筐体５０の内部で光ファイ
バケーブル４に対して前進し、やがて光ファイバケーブ
ル４と当接する。更に、曲げ調整ねじ５４を雌ねじ部５
３に対してねじ込んでいくと、光ファイバケーブル４
は、曲げ調整ねじ５４によって押圧され、ガイド部５
１，５２を基点として（本実施形態では、下に凸に）屈
曲する。このように、レーザ発振部２とヘッド部３との
間に設けられた強度分布設定部５では、光ファイバケー
ブル４（光ファイバ）に対して曲げ応力が加えられる。
【００２１】ここで、図３に、強度分布設定部５を設け
ていない場合のレーザ光Ｌの焦点におけるエネルギ分布
を示す。また、図４に、強度分布設定部５を設けた場合
のレーザ光Ｌの焦点におけるエネルギ分布を図４に示
す。なお、図３および図４には、レーザ光軸をｚ軸とし
たときに、当該ｚ軸に直交するｘｙ平面上におけるエネ
ルギ分布を示す。そして、ｘ軸上には、図中ｙ方向にみ
たエネルギ分布を示し、ｙ軸上には、図中ｘ方向にみた
エネルギ分布を示す。図３に示すように、強度分布設定
部５を設けていない場合は、レーザ光Ｌのエネルギ分布
は、光ファイバケーブル４（光ファイバ）の光軸周辺で
エネルギ密度が高まり、ファイバ周縁部でエネルギ密度
が低下するガウシアン型となる。
ていない場合のレーザ光Ｌの焦点におけるエネルギ分布
を示す。また、図４に、強度分布設定部５を設けた場合
のレーザ光Ｌの焦点におけるエネルギ分布を図４に示
す。なお、図３および図４には、レーザ光軸をｚ軸とし
たときに、当該ｚ軸に直交するｘｙ平面上におけるエネ
ルギ分布を示す。そして、ｘ軸上には、図中ｙ方向にみ
たエネルギ分布を示し、ｙ軸上には、図中ｘ方向にみた
エネルギ分布を示す。図３に示すように、強度分布設定
部５を設けていない場合は、レーザ光Ｌのエネルギ分布
は、光ファイバケーブル４（光ファイバ）の光軸周辺で
エネルギ密度が高まり、ファイバ周縁部でエネルギ密度
が低下するガウシアン型となる。
【００２２】これに対して、強度分布設定部５におい
て、レーザ発振部２とヘッド部３とを結ぶ光ファイバケ
ーブル４に曲げ応力を加えた場合、レーザ光Ｌのエネル
ギ分布は、図４に示すように、光軸からファイバ周縁部
まで全体的にエネルギ密度が均一化されたトップハット
型になる。そして、光ファイバケーブル４に曲げ応力を
加えた場合、図４に示す結果からわかるように、光軸周
辺におけるエネルギのピーク値は低下するものの、ファ
イバ周縁部におけるエネルギ密度が高まることから、全
体としては、パワーロス（光量のロス）が殆ど生じな
い。
て、レーザ発振部２とヘッド部３とを結ぶ光ファイバケ
ーブル４に曲げ応力を加えた場合、レーザ光Ｌのエネル
ギ分布は、図４に示すように、光軸からファイバ周縁部
まで全体的にエネルギ密度が均一化されたトップハット
型になる。そして、光ファイバケーブル４に曲げ応力を
加えた場合、図４に示す結果からわかるように、光軸周
辺におけるエネルギのピーク値は低下するものの、ファ
イバ周縁部におけるエネルギ密度が高まることから、全
体としては、パワーロス（光量のロス）が殆ど生じな
い。
【００２３】図３および図４に示す結果から、レーザ発
振部２とヘッド部３との間で光ファイバケーブル４に曲
げ応力を与えれば、パワーロスを生じさせることなく、
レーザ光Ｌの焦点におけるエネルギ密度を均一化できる
ことがわかる。このように、レーザ光Ｌの焦点における
エネルギ分布が均一化されれば、レーザ光Ｌが照射され
たプラスチック製部材Ｐ１，Ｐ２の接合部位において、
プラスチックの溶融温度もビームプロファイルと一致す
るように均一化される。従って、レーザ溶接機１を用い
れば、レーザ光Ｌの焦点において、プラスチック製部材
Ｐ１，Ｐ２を均一に溶融させることが可能となり、溶着
強度や溶着幅等を効果的に安定化させることができる。
振部２とヘッド部３との間で光ファイバケーブル４に曲
げ応力を与えれば、パワーロスを生じさせることなく、
レーザ光Ｌの焦点におけるエネルギ密度を均一化できる
ことがわかる。このように、レーザ光Ｌの焦点における
エネルギ分布が均一化されれば、レーザ光Ｌが照射され
たプラスチック製部材Ｐ１，Ｐ２の接合部位において、
プラスチックの溶融温度もビームプロファイルと一致す
るように均一化される。従って、レーザ溶接機１を用い
れば、レーザ光Ｌの焦点において、プラスチック製部材
Ｐ１，Ｐ２を均一に溶融させることが可能となり、溶着
強度や溶着幅等を効果的に安定化させることができる。
【００２４】また、強度分布設定部５は、レーザ発振部
２の近傍等、レーザ発振部２とヘッド部３との間におけ
る任意の位置に設けることが可能である。従って、強度
分布設定部５とヘッド部３とをある程度離隔させること
が可能となり、振動の影響を容易に低減させることがで
きる。このように、本発明によるレーザ溶接機１を用い
れば、極めて安定した溶接作業が可能となる。
２の近傍等、レーザ発振部２とヘッド部３との間におけ
る任意の位置に設けることが可能である。従って、強度
分布設定部５とヘッド部３とをある程度離隔させること
が可能となり、振動の影響を容易に低減させることがで
きる。このように、本発明によるレーザ溶接機１を用い
れば、極めて安定した溶接作業が可能となる。
【００２５】そして、レーザ発振部２とヘッド部３との
間で光ファイバケーブル４に曲げ応力を与える強度分布
設定部５は、極めて単純な機構を有し、極めて低コスト
で構成可能なものである。従って、このレーザ溶接機１
では、ビームホモジナイザや複数の光学系を用いた場合
と比較して、レーザ溶接に要するコストを大幅に低減さ
せることができる。
間で光ファイバケーブル４に曲げ応力を与える強度分布
設定部５は、極めて単純な機構を有し、極めて低コスト
で構成可能なものである。従って、このレーザ溶接機１
では、ビームホモジナイザや複数の光学系を用いた場合
と比較して、レーザ溶接に要するコストを大幅に低減さ
せることができる。
【００２６】レーザ溶接機１によってプラスチック製部
材Ｐ１，Ｐ２同士を溶接するに際しては、予め、レーザ
光Ｌの焦点におけるエネルギ分布をモニタしながら、曲
げ調整ねじ５４を雌ねじ部５３にねじ込み、レーザ光Ｌ
のエネルギ分布が最適に均一化された段階で、曲げ調整
ねじ５４の位置をマーキング等しておくとよい。そし
て、予めマーキング等した位置まで曲げ調整ねじ５４を
雌ねじ部５３にねじ込んだ状態で溶接を開始する。ま
た、本実施形態に係る強度分布設定部５には、光ファイ
バケーブル４に加える曲げ応力を自在に変化させること
ができる曲げ調節ねじ５４が設けられている。従って、
強度分布設定部５において、溶接対象に応じるように、
レーザ光Ｌの焦点におけるエネルギ分布を任意に変化さ
せることも可能である。すなわち、レーザ溶接機１で
は、強度分布設定部５で光ファイバケーブル４に加える
曲げ応力を変化させることにより、溶接加工中に溶接幅
を変化させることも可能となる。
材Ｐ１，Ｐ２同士を溶接するに際しては、予め、レーザ
光Ｌの焦点におけるエネルギ分布をモニタしながら、曲
げ調整ねじ５４を雌ねじ部５３にねじ込み、レーザ光Ｌ
のエネルギ分布が最適に均一化された段階で、曲げ調整
ねじ５４の位置をマーキング等しておくとよい。そし
て、予めマーキング等した位置まで曲げ調整ねじ５４を
雌ねじ部５３にねじ込んだ状態で溶接を開始する。ま
た、本実施形態に係る強度分布設定部５には、光ファイ
バケーブル４に加える曲げ応力を自在に変化させること
ができる曲げ調節ねじ５４が設けられている。従って、
強度分布設定部５において、溶接対象に応じるように、
レーザ光Ｌの焦点におけるエネルギ分布を任意に変化さ
せることも可能である。すなわち、レーザ溶接機１で
は、強度分布設定部５で光ファイバケーブル４に加える
曲げ応力を変化させることにより、溶接加工中に溶接幅
を変化させることも可能となる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によるレーザ溶接機は、レーザ光
を利用して対象物同士を接合するレーザ溶接機におい
て、レーザ発振部と、レーザ光を接合部位に集光させる
ヘッド部とを結ぶ光ファイバに曲げ応力を加え、レーザ
光の焦点におけるエネルギ分布を均一化させる強度分布
設定部を備える。また、本発明によるレーザ溶接方法で
は、レーザ発振部と、レーザ光を接合部位に集光させる
ヘッド部とを結ぶ光ファイバに曲げ応力を加え、レーザ
光の焦点におけるエネルギ分布を均一化させるものであ
る。これにより、レーザ溶接に要するコストを大幅に低
減させると共に、安定した溶接作業の実現が可能とな
る。
を利用して対象物同士を接合するレーザ溶接機におい
て、レーザ発振部と、レーザ光を接合部位に集光させる
ヘッド部とを結ぶ光ファイバに曲げ応力を加え、レーザ
光の焦点におけるエネルギ分布を均一化させる強度分布
設定部を備える。また、本発明によるレーザ溶接方法で
は、レーザ発振部と、レーザ光を接合部位に集光させる
ヘッド部とを結ぶ光ファイバに曲げ応力を加え、レーザ
光の焦点におけるエネルギ分布を均一化させるものであ
る。これにより、レーザ溶接に要するコストを大幅に低
減させると共に、安定した溶接作業の実現が可能とな
る。
【図１】本発明によるレーザ溶接機を示す概略構成図で
ある。
ある。
【図２】図１のレーザ溶接機に備えられた強度分布設定
部を示す概略構成図である。
部を示す概略構成図である。
【図３】図２に示す強度分布設定部を備えていないレー
ザ溶接機におけるレーザ光のエネルギ分布を示す説明図
である。
ザ溶接機におけるレーザ光のエネルギ分布を示す説明図
である。
【図４】本発明によるレーザ溶接機におけるレーザ光の
エネルギ分布を示す説明図である。
エネルギ分布を示す説明図である。
１…レーザ溶接機、２…レーザ発振部、３…ヘッド部、
４…光ファイバケーブル（光ファイバ）、５…強度分布
設定部、５０…筐体、５１，５２…ガイド部、５３…雌
ねじ部、５４…曲げ調整ねじ（調整手段）、５５…緩衝
材、Ｌ…レーザ光。
４…光ファイバケーブル（光ファイバ）、５…強度分布
設定部、５０…筐体、５１，５２…ガイド部、５３…雌
ねじ部、５４…曲げ調整ねじ（調整手段）、５５…緩衝
材、Ｌ…レーザ光。
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザ光を利用して対象物同士を接合す
るレーザ溶接機において、 前記レーザ光を発生するレーザ発振部と、 前記レーザ光を接合部位に集光させるヘッド部と、 前記レーザ発振部と前記ヘッド部とを結ぶ光ファイバ
と、 前記光ファイバに曲げ応力を加え、前記レーザ光の焦点
におけるエネルギ分布を均一化させる強度分布設定部と
を備えることを特徴とするレーザ溶接機。 - 【請求項２】 前記強度分布設定部には、前記光ファイ
バに加える曲げ応力を自在に変化させる調節手段が設け
られていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶
接機。 - 【請求項３】 レーザ発振部から発せられたレーザ光を
ヘッド部によって接合部位に集光させ、対象物同士を接
合するレーザ溶接方法において、 前記レーザ発振部と前記ヘッド部とを結ぶ光ファイバに
曲げ応力を加え、前記レーザ光の焦点におけるエネルギ
分布を均一化させることを特徴とするレーザ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001202355A JP2003019588A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | レーザ溶接機、及び、レーザ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001202355A JP2003019588A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | レーザ溶接機、及び、レーザ溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003019588A true JP2003019588A (ja) | 2003-01-21 |
Family
ID=19039173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001202355A Pending JP2003019588A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | レーザ溶接機、及び、レーザ溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003019588A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009220180A (ja) * | 2008-03-14 | 2009-10-01 | Samsung Mobile Display Co Ltd | フリット密封システム及び方法 |
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| KR100968942B1 (ko) * | 2008-05-07 | 2010-07-14 | 주식회사 엘티에스 | 광섬유 고정장치 |
| JP2019531190A (ja) * | 2016-08-04 | 2019-10-31 | エスピーアイ レーザーズ ユーケー リミテッド | 材料をレーザ加工するための装置および方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0475794A (ja) * | 1990-07-16 | 1992-03-10 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | レーザ加工装置の出力ビームモード安定化光ファイバ |
-
2001
- 2001-07-03 JP JP2001202355A patent/JP2003019588A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP7334170B2 (ja) | 2018-02-02 | 2023-08-28 | トルンプ レーザー ユーケー リミティド | 材料をレーザ加工するための装置および方法 |
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