JP2003200286A - レーザマイクロスポット溶接装置 - Google Patents
レーザマイクロスポット溶接装置Info
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/073—Shaping the laser spot
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スポット径を変える場合、集光レンズと被加
工物との間の距離を変化させる機構が不要なレーザマイ
クロスポット溶接装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 レーザ光源２１から出射したビームを集
光レンズ２３で集光し、集光したビームを光ファイバ２
５に入射させ、光ファイバ２５から出射したビームを集
光光学系３１に導き、集光光学系３１を用いてビームを
被加工物３３上に集光し、溶接を行なうレーザマイクロ
スポット溶接装置において、光ファイバ２５の出射面で
のビームの拡がり角を変える調整手段３５を設ける。
工物との間の距離を変化させる機構が不要なレーザマイ
クロスポット溶接装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 レーザ光源２１から出射したビームを集
光レンズ２３で集光し、集光したビームを光ファイバ２
５に入射させ、光ファイバ２５から出射したビームを集
光光学系３１に導き、集光光学系３１を用いてビームを
被加工物３３上に集光し、溶接を行なうレーザマイクロ
スポット溶接装置において、光ファイバ２５の出射面で
のビームの拡がり角を変える調整手段３５を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光源から出
射したビームを集光レンズで集光し、集光したビームを
光ファイバに入射させ、前記光ファイバから出射したビ
ームを集光光学系に導き、該集光光学系を用いて前記ビ
ームを被加工物上に集光し、溶接を行なうレーザマイク
ロスポット溶接装置に関する。
射したビームを集光レンズで集光し、集光したビームを
光ファイバに入射させ、前記光ファイバから出射したビ
ームを集光光学系に導き、該集光光学系を用いて前記ビ
ームを被加工物上に集光し、溶接を行なうレーザマイク
ロスポット溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザマイクロスポット溶接装置におい
て、装置の構造の柔軟性や軽量化を目的として光ファイ
バを用いてビームを被加工物近傍まで伝送するものがあ
る。
て、装置の構造の柔軟性や軽量化を目的として光ファイ
バを用いてビームを被加工物近傍まで伝送するものがあ
る。
【０００３】その第１の例を図４を用いて説明する。図
において、略平行ビームを出射するＹＡＧレーザ光源１
から出射したビームは、集光レンズ５で集光されて、光
ファイバ７に入射する。
において、略平行ビームを出射するＹＡＧレーザ光源１
から出射したビームは、集光レンズ５で集光されて、光
ファイバ７に入射する。
【０００４】尚、集光レンズ５は、光ファイバ７の入射
面７ａで光ファイバ７のコアの径以下になるように、光
ファイバ７の出射面７ｂが焦点となるようにビームを集
光するように設定されている。
面７ａで光ファイバ７のコアの径以下になるように、光
ファイバ７の出射面７ｂが焦点となるようにビームを集
光するように設定されている。
【０００５】光ファイバ７を出射したビームは、コリメ
ータレンズ９で略平行ビームとされ、集光レンズ１２に
より被加工物１５上に集光され、スポット溶接が行なわ
れる。
ータレンズ９で略平行ビームとされ、集光レンズ１２に
より被加工物１５上に集光され、スポット溶接が行なわ
れる。
【０００６】また、第２の例として図５を用いて説明す
る。尚、図４と同一部分には同一符号を付し、重複する
説明は省略する。光ファイバ７を出射したビームは、コ
リメータレンズ９で略平行ビームとされ、ガルバノスキ
ャナ（ガルバノミラー）１１で反射し、テレセントリッ
クタイプのｆθレンズ１３により被加工物１５上に集光
され、スポット溶接が行なわれる。
る。尚、図４と同一部分には同一符号を付し、重複する
説明は省略する。光ファイバ７を出射したビームは、コ
リメータレンズ９で略平行ビームとされ、ガルバノスキ
ャナ（ガルバノミラー）１１で反射し、テレセントリッ
クタイプのｆθレンズ１３により被加工物１５上に集光
され、スポット溶接が行なわれる。
【０００７】そして、ガルバノスキャナ１１を走査する
ことにより、被加工物１５上のビームの集光位置が移動
し、被加工物１５上に連続的に複数のスポット溶接を行
なうことができる。
ことにより、被加工物１５上のビームの集光位置が移動
し、被加工物１５上に連続的に複数のスポット溶接を行
なうことができる。
【０００８】これら２つのレーザマイクロスポット溶接
装置において、被加工物１５の材質により、スポット径
（ナゲット径）を変える場合がある。この場合、集光レ
ンズ１２またはｆθレンズ１３の焦点位置と被加工物１
５との間の距離を変化させることで、被加工物１５上の
スポット径を変えている。
装置において、被加工物１５の材質により、スポット径
（ナゲット径）を変える場合がある。この場合、集光レ
ンズ１２またはｆθレンズ１３の焦点位置と被加工物１
５との間の距離を変化させることで、被加工物１５上の
スポット径を変えている。
【０００９】具体的には、図４に示す構成の場合は、集
光レンズ１２を光軸方向に沿って矢印Ｉ方向に、図５に
示す構成の場合は、ガルバノスキャナ１１とｆθレンズ
１３（以下、ガルバノヘッド１７という）を光軸方向に
沿って矢印Ｉ方向に移動させることにより行なってい
る。
光レンズ１２を光軸方向に沿って矢印Ｉ方向に、図５に
示す構成の場合は、ガルバノスキャナ１１とｆθレンズ
１３（以下、ガルバノヘッド１７という）を光軸方向に
沿って矢印Ｉ方向に移動させることにより行なってい
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成のレ
ーザマイクロスポット溶接装置においては、以下のよう
な問題点がある。 （１）スポット径を変えるために、被加工物１５と集光
レンズ１２またはｆθレンズ１３との距離を変化させる
機構が必要である。 （２）ｆθレンズ１３は、被加工物１５に対して略垂直
にビームを照射するが、若干の誤差がある。被加工物１
５とｆθレンズ１３との距離を変化させると、被加工物
１５上のスポット位置がずれる。
ーザマイクロスポット溶接装置においては、以下のよう
な問題点がある。 （１）スポット径を変えるために、被加工物１５と集光
レンズ１２またはｆθレンズ１３との距離を変化させる
機構が必要である。 （２）ｆθレンズ１３は、被加工物１５に対して略垂直
にビームを照射するが、若干の誤差がある。被加工物１
５とｆθレンズ１３との距離を変化させると、被加工物
１５上のスポット位置がずれる。
【００１１】よって、図５に示すようなガルバノスキャ
ナ１１を用いて連続的なスポット溶接を行なう場合、光
軸方向をＺ軸とした場合、被加工物１５とｆθレンズ１
３との距離を変化させる度に、ガルバノヘッド１７のＸ
−Ｙ座標の再定義が必要となる。
ナ１１を用いて連続的なスポット溶接を行なう場合、光
軸方向をＺ軸とした場合、被加工物１５とｆθレンズ１
３との距離を変化させる度に、ガルバノヘッド１７のＸ
−Ｙ座標の再定義が必要となる。
【００１２】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その第１の課題は、スポット径を変える場合、集光
レンズと被加工物との間の距離を変化させる機構が不要
なレーザマイクロスポット溶接装置を提供することにあ
る。
で、その第１の課題は、スポット径を変える場合、集光
レンズと被加工物との間の距離を変化させる機構が不要
なレーザマイクロスポット溶接装置を提供することにあ
る。
【００１３】第２の課題は、ガルバノスキャナを用いた
レーザマイクロスポット溶接装置で、スポット径を変え
てもガルバノヘッドの座標の再定義が不要なレーザマイ
クスポット溶接装置を提供することにある。
レーザマイクロスポット溶接装置で、スポット径を変え
てもガルバノヘッドの座標の再定義が不要なレーザマイ
クスポット溶接装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】図１は請求項１記載の発
明の原理図である。図において、２１はレーザ光源、２
３はレーザ光源から出射したビームを集光する集光レン
ズ、２５は集光レンズで集光されたビームが入射する光
ファイバである。光ファイバ２５から出射したビーム
は、例えば、コリメータレンズ２７と集光レンズ２９と
からなる集光光学系３１に導かれ、被加工物３３上に集
光され、溶接が行なわれる。
明の原理図である。図において、２１はレーザ光源、２
３はレーザ光源から出射したビームを集光する集光レン
ズ、２５は集光レンズで集光されたビームが入射する光
ファイバである。光ファイバ２５から出射したビーム
は、例えば、コリメータレンズ２７と集光レンズ２９と
からなる集光光学系３１に導かれ、被加工物３３上に集
光され、溶接が行なわれる。
【００１５】そして、本原理図では、レーザ光源２１と
集光レンズ２３との間に、光ファイバ２５の出射面２５
ｂでのビームの拡がり角を変える調整手段３５が設けら
れている。
集光レンズ２３との間に、光ファイバ２５の出射面２５
ｂでのビームの拡がり角を変える調整手段３５が設けら
れている。
【００１６】図に示すように、調整手段３５を用いて光
ファイバ２５の出射面でのビームの拡がり角を例えば、
α°からβ°に変化させると、集光レンズ２９で集光さ
れたビームの焦点位置が変化する。すなわち、ビームの
被加工物３３上でのスポット径を調整することができ
る。
ファイバ２５の出射面でのビームの拡がり角を例えば、
α°からβ°に変化させると、集光レンズ２９で集光さ
れたビームの焦点位置が変化する。すなわち、ビームの
被加工物３３上でのスポット径を調整することができ
る。
【００１７】したがって、従来のように、集光レンズ２
９と被加工物との間の距離を変化させる機構が不要とな
る。また、ガルバノスキャナを用いたレーザマイクロス
ポット溶接装置に用いると、スポット径を変えてもガル
バノヘッドの座標の再定義も不要となる。
９と被加工物との間の距離を変化させる機構が不要とな
る。また、ガルバノスキャナを用いたレーザマイクロス
ポット溶接装置に用いると、スポット径を変えてもガル
バノヘッドの座標の再定義も不要となる。
【００１８】請求項２記載の発明は、前記調整手段は、
前記光ファイバの入射面に入射するビームの収束角、前
記光ファイバの入射面に入射するビームの入射位置のう
ちの、いずれかを変化させるものであることを特徴とす
る請求項１記載のレーザマイクロスポット溶接装置であ
る。
前記光ファイバの入射面に入射するビームの収束角、前
記光ファイバの入射面に入射するビームの入射位置のう
ちの、いずれかを変化させるものであることを特徴とす
る請求項１記載のレーザマイクロスポット溶接装置であ
る。
【００１９】光ファイバにおいては、入射面に入射する
ビームの収束角が異なると、出射面から出射するビーム
の拡がり角が異なることが知られている。また、入射面
でのビームの入射位置によって、出射面から出射するビ
ームの拡がり角が異なる現象も知られている。
ビームの収束角が異なると、出射面から出射するビーム
の拡がり角が異なることが知られている。また、入射面
でのビームの入射位置によって、出射面から出射するビ
ームの拡がり角が異なる現象も知られている。
【００２０】したがって、光ファイバの入射面に入射す
るビームの収束角、または、入射するビームの入射位置
を変えることによって、出射面から出射するビームの拡
がり角を変えることができる。
るビームの収束角、または、入射するビームの入射位置
を変えることによって、出射面から出射するビームの拡
がり角を変えることができる。
【００２１】尚、これらの現象は、中心に向かうに従っ
て屈折率が高くなるＧＩ（グレーデッド・インデック
ス）光ファイバで顕著に表れるので、光ファイバとして
は、ＧＩ光ファイバが好ましい。
て屈折率が高くなるＧＩ（グレーデッド・インデック
ス）光ファイバで顕著に表れるので、光ファイバとして
は、ＧＩ光ファイバが好ましい。
【００２２】請求項３記載の発明は、前記調整手段は、
前記レーザ光源と前記集光レンズとの間に設けられ、出
射ビームの拡がり角を変化させるビームエキスパンダで
あることを特徴とする請求項２記載のレーザマイクロス
ポット溶接装置である。
前記レーザ光源と前記集光レンズとの間に設けられ、出
射ビームの拡がり角を変化させるビームエキスパンダで
あることを特徴とする請求項２記載のレーザマイクロス
ポット溶接装置である。
【００２３】調整手段であるビームエキスパンダを出射
したビームは集光レンズで集光されて光ファイバに入射
する。ここで、ビームエキスパンダを出射するビームの
拡がり角が異なっていると、集光レンズで集光されて光
ファイバに入射するビームの収束角も異なり、光ファイ
バの出射面から出射するビームの拡がり角も異なる。
したビームは集光レンズで集光されて光ファイバに入射
する。ここで、ビームエキスパンダを出射するビームの
拡がり角が異なっていると、集光レンズで集光されて光
ファイバに入射するビームの収束角も異なり、光ファイ
バの出射面から出射するビームの拡がり角も異なる。
【００２４】請求項４記載の発明は、前記調整手段は、
前記レーザ光源と前記集光レンズとの間に設けられ、出
射ビーム径を変化させるビームエキスパンダであること
を特徴とする請求項２記載のレーザマイクロスポット溶
接装置である。
前記レーザ光源と前記集光レンズとの間に設けられ、出
射ビーム径を変化させるビームエキスパンダであること
を特徴とする請求項２記載のレーザマイクロスポット溶
接装置である。
【００２５】調整手段であるビームエキスパンダを出射
したビームは集光レンズで集光されて光ファイバに入射
する。ここで、ビームエキスパンダを出射するビームの
径が異なっていると、集光レンズで集光されて光ファイ
バの入射面上のスポット径が異なる。すなわち、集光レ
ンズで集光されて光ファイバに入射するビームの収束角
も異なり、光ファイバの出射面から出射するビームの拡
がり角も異なる。
したビームは集光レンズで集光されて光ファイバに入射
する。ここで、ビームエキスパンダを出射するビームの
径が異なっていると、集光レンズで集光されて光ファイ
バの入射面上のスポット径が異なる。すなわち、集光レ
ンズで集光されて光ファイバに入射するビームの収束角
も異なり、光ファイバの出射面から出射するビームの拡
がり角も異なる。
【００２６】請求項５記載の発明は、前記調整手段は、
前記光ファイバに入射するビーム、前記光ファイバの入
射面のうち、少なくとも一方を前記光ファイバの入射面
と平行な平面上で移動させるものであることを特徴とす
る請求項２記載のレーザマイクロスポット溶接装置であ
る。
前記光ファイバに入射するビーム、前記光ファイバの入
射面のうち、少なくとも一方を前記光ファイバの入射面
と平行な平面上で移動させるものであることを特徴とす
る請求項２記載のレーザマイクロスポット溶接装置であ
る。
【００２７】前記調整手段は、前記光ファイバに入射す
るビーム、前記光ファイバの入射面のうち、少なくとも
一方を前記光ファイバの入射面と平行な平面上で移動さ
せることにより、入射面でのビームの入射位置が異な
り、光ファイバの出射面から出射するビームの拡がり角
が異なる。
るビーム、前記光ファイバの入射面のうち、少なくとも
一方を前記光ファイバの入射面と平行な平面上で移動さ
せることにより、入射面でのビームの入射位置が異な
り、光ファイバの出射面から出射するビームの拡がり角
が異なる。
【００２８】
【発明の実施の形態】次に図面を用いて本発明の実施の
形態例を説明する。 （第１の実施の形態例）図２において、略平行ビームを
出射するＹＡＧレーザ光源１０１から出射したビーム
は、調整手段としてのビームエキスパンダ１０３に入射
する。本実施形態例のビームエキスパンダ１０３は出射
ビームの径を変化させるものである。
形態例を説明する。 （第１の実施の形態例）図２において、略平行ビームを
出射するＹＡＧレーザ光源１０１から出射したビーム
は、調整手段としてのビームエキスパンダ１０３に入射
する。本実施形態例のビームエキスパンダ１０３は出射
ビームの径を変化させるものである。
【００２９】ビームエキスパンダ１０３を出射したビー
ムは集光レンズ１０５で集光されて、光ファイバ１０７
に入射する。光ファイバ１０７を出射したビームは、集
光光学系のコリメータレンズ１０９で略平行ビームとさ
れ、集光光学系の集光レンズ１１２により被加工物１５
上に集光され、スポット溶接が行なわれる。
ムは集光レンズ１０５で集光されて、光ファイバ１０７
に入射する。光ファイバ１０７を出射したビームは、集
光光学系のコリメータレンズ１０９で略平行ビームとさ
れ、集光光学系の集光レンズ１１２により被加工物１５
上に集光され、スポット溶接が行なわれる。
【００３０】ここで、ビームエキスパンダ１０３を出射
するビームの径を実線から破線へ変えると、集光レンズ
１０５で集光されて光ファイバ１０７の入射面１０７ａ
上のスポット径が異なる。すなわち、集光レンズ１０５
で集光されて光ファイバ１０７に入射するビームの収束
角が異なり、光ファイバ１０７の出射面１０７ｂから出
射するビームの拡がり角も異なる。
するビームの径を実線から破線へ変えると、集光レンズ
１０５で集光されて光ファイバ１０７の入射面１０７ａ
上のスポット径が異なる。すなわち、集光レンズ１０５
で集光されて光ファイバ１０７に入射するビームの収束
角が異なり、光ファイバ１０７の出射面１０７ｂから出
射するビームの拡がり角も異なる。
【００３１】光ファイバ１０７の出射面１０７ｂでの出
射ビームの拡がり角が変わることにより、集光レンズ１
１２で集光されたビームの焦点位置が変化する。すなわ
ち、ビームの被加工物１１５上でのスポット径を調整す
ることができる。
射ビームの拡がり角が変わることにより、集光レンズ１
１２で集光されたビームの焦点位置が変化する。すなわ
ち、ビームの被加工物１１５上でのスポット径を調整す
ることができる。
【００３２】このように、ビームエキスパンダ１０３を
出射するビームの径を調整して、所望のスポット径が得
られる。上記構成によれば、従来のように、集光レンズ
１１２と被加工物１１５との間の距離を変化させる機構
が不要となる。 （第２の実施の形態例）図３において、略平行ビームを
出射するＹＡＧレーザ光源２０１から出射したビーム
は、調整手段としてのビームエキスパンダ２０３に入射
する。本実施形態例のビームエキスパンダ２０３は出射
ビームの拡がり角を変化させるものである。
出射するビームの径を調整して、所望のスポット径が得
られる。上記構成によれば、従来のように、集光レンズ
１１２と被加工物１１５との間の距離を変化させる機構
が不要となる。 （第２の実施の形態例）図３において、略平行ビームを
出射するＹＡＧレーザ光源２０１から出射したビーム
は、調整手段としてのビームエキスパンダ２０３に入射
する。本実施形態例のビームエキスパンダ２０３は出射
ビームの拡がり角を変化させるものである。
【００３３】ビームエキスパンダ２０３を出射したビー
ムは集光レンズ２０５で集光されて、光ファイバ２０７
に入射する。光ファイバ２０７を出射したビームは、コ
リメータレンズ２０９で略平行ビームとされ、集光光学
系であるガルバノヘッド２１７、すなわち、ガルバノス
キャナ（ガルバノミラー）２１１で反射し、テレセント
リックタイプのｆθレンズ２１３により被加工物２１５
上に集光され、スポット溶接が行なわれる。
ムは集光レンズ２０５で集光されて、光ファイバ２０７
に入射する。光ファイバ２０７を出射したビームは、コ
リメータレンズ２０９で略平行ビームとされ、集光光学
系であるガルバノヘッド２１７、すなわち、ガルバノス
キャナ（ガルバノミラー）２１１で反射し、テレセント
リックタイプのｆθレンズ２１３により被加工物２１５
上に集光され、スポット溶接が行なわれる。
【００３４】そして、集光光学系であるガルバノスキャ
ナ２１１を走査することにより、被加工物２１５上のビ
ームの集光位置が移動し、被加工物２１５上に連続的に
複数のスポット溶接を行なうことができる。
ナ２１１を走査することにより、被加工物２１５上のビ
ームの集光位置が移動し、被加工物２１５上に連続的に
複数のスポット溶接を行なうことができる。
【００３５】ここで、ビームエキスパンダ２０３を出射
するビームの拡がり角を実線から破線へ変えると、集光
レンズ２０５で集光されて光ファイバ２０７の入射面２
０７ａ上のスポット径が異なる。すなわち、集光レンズ
２０５で集光されて光ファイバ２０７に入射するビーム
の収束角が異なり、光ファイバ２０７の出射面２０７ｂ
から出射するビームの拡がり角も異なる。
するビームの拡がり角を実線から破線へ変えると、集光
レンズ２０５で集光されて光ファイバ２０７の入射面２
０７ａ上のスポット径が異なる。すなわち、集光レンズ
２０５で集光されて光ファイバ２０７に入射するビーム
の収束角が異なり、光ファイバ２０７の出射面２０７ｂ
から出射するビームの拡がり角も異なる。
【００３６】光ファイバ２０７の出射面２０７ｂでの出
射ビームの拡がり角が変わることにより、集光レンズで
あるｆθ２１３で集光されたビームの焦点位置が変化す
る。すなわち、ビームの被加工物２１５上でのスポット
径を調整することができる。
射ビームの拡がり角が変わることにより、集光レンズで
あるｆθ２１３で集光されたビームの焦点位置が変化す
る。すなわち、ビームの被加工物２１５上でのスポット
径を調整することができる。
【００３７】このように、ビームエキスパンダ２０３を
出射するビームの拡がり角を調整して、所望のスポット
径が得られる。上記構成によれば、従来のように、ガル
バノヘッド２１７を矢印Ｉ方向に移動させ、ｆθレンズ
２１３と被加工物２１５との間の距離を変化させる機構
が不要となる。
出射するビームの拡がり角を調整して、所望のスポット
径が得られる。上記構成によれば、従来のように、ガル
バノヘッド２１７を矢印Ｉ方向に移動させ、ｆθレンズ
２１３と被加工物２１５との間の距離を変化させる機構
が不要となる。
【００３８】また、ガルバノヘッド２１７の座標の再定
義も不要となる。尚、本発明は、上記実施の形態例に限
定するものではない。上記実施の形態例では、光ファイ
バ１０７，２０７の入射面に入射するビームの収束角を
変化させて、スポット径の調整を行なうようにしたが、
光ファイバの入射面に入射するビームの入射位置を変え
て、光ファイバの出射面でのビームの拡がり角を変えて
スポット径の調整を行なってもよい。この場合、光ファ
イバの入射面に入射するビームの入射位置を変える調整
手段は、光ファイバに入射するビームを移動させてもよ
いし、光ファイバ側を移動させてもよい。また、両方移
動させてもよい。
義も不要となる。尚、本発明は、上記実施の形態例に限
定するものではない。上記実施の形態例では、光ファイ
バ１０７，２０７の入射面に入射するビームの収束角を
変化させて、スポット径の調整を行なうようにしたが、
光ファイバの入射面に入射するビームの入射位置を変え
て、光ファイバの出射面でのビームの拡がり角を変えて
スポット径の調整を行なってもよい。この場合、光ファ
イバの入射面に入射するビームの入射位置を変える調整
手段は、光ファイバに入射するビームを移動させてもよ
いし、光ファイバ側を移動させてもよい。また、両方移
動させてもよい。
【００３９】また、上記第１の実施の形態例や第２の実
施の形態例で、長期間稼動させたり、ＹＡＧレーザ光源
１０１，２０１を交換したりすると、被加工物１１５，
２１５上のスポット径が設定した値から変化する場合が
ある。このような場合、第１の実施の形態例の場合で
は、集光光学系のコリメータレンズ１０９と集光レンズ
１１２との間にアパーチャ（絞り）１１７を挿入し、ア
パーチャ１１７を挿入した場合と、挿入しない場合とで
のスポット径が形成される場所におけるビームエネルギ
をパワーメータ等で計測する。
施の形態例で、長期間稼動させたり、ＹＡＧレーザ光源
１０１，２０１を交換したりすると、被加工物１１５，
２１５上のスポット径が設定した値から変化する場合が
ある。このような場合、第１の実施の形態例の場合で
は、集光光学系のコリメータレンズ１０９と集光レンズ
１１２との間にアパーチャ（絞り）１１７を挿入し、ア
パーチャ１１７を挿入した場合と、挿入しない場合とで
のスポット径が形成される場所におけるビームエネルギ
をパワーメータ等で計測する。
【００４０】そして、アパーチャの有無によるエネルギ
変化が一番少なくなるように、光ファイバ１０７の入射
面１０７ａを光ファイバ１０７の入射面１０７ａと平行
な平面上で移動させる。このような調整を行なうこと
で、スポット径の調整を行なうこともできる。
変化が一番少なくなるように、光ファイバ１０７の入射
面１０７ａを光ファイバ１０７の入射面１０７ａと平行
な平面上で移動させる。このような調整を行なうこと
で、スポット径の調整を行なうこともできる。
【００４１】同様に、第２の実施の形態例の場合では、
コリメータレンズ２０９とガルバノスキャナ２１１との
間にアパーチャ２１９を挿入し、同様にスポット径の調
整を行なうことができる。
コリメータレンズ２０９とガルバノスキャナ２１１との
間にアパーチャ２１９を挿入し、同様にスポット径の調
整を行なうことができる。
【００４２】
【発明の効果】以上述べたように請求項１記載の発明に
よれば、光ファイバの出射面での前記ビームの拡がり角
を変える調整手段を設けたことにより、従来のように、
集光レンズ２９と被加工物との間の距離を変化させる機
構が不要となる。
よれば、光ファイバの出射面での前記ビームの拡がり角
を変える調整手段を設けたことにより、従来のように、
集光レンズ２９と被加工物との間の距離を変化させる機
構が不要となる。
【００４３】また、ガルバノスキャナを用いたレーザマ
イクロスポット溶接装置に用いると、スポット径を変え
てもガルバノヘッドの座標の再定義も不要となる。請求
項２記載の発明によれば、光ファイバの入射面に入射す
るビームの収束角、または、入射するビームの入射位置
を変えることによって、出射面から出射するビームの拡
がり角を変えることができる。
イクロスポット溶接装置に用いると、スポット径を変え
てもガルバノヘッドの座標の再定義も不要となる。請求
項２記載の発明によれば、光ファイバの入射面に入射す
るビームの収束角、または、入射するビームの入射位置
を変えることによって、出射面から出射するビームの拡
がり角を変えることができる。
【００４４】請求項３記載の発明によれば、調整手段で
あるビームエキスパンダを出射したビームは集光レンズ
で集光されて光ファイバに入射する。ここで、ビームエ
キスパンダを出射するビームの拡がり角が異なっている
と、集光レンズで集光されて光ファイバに入射するビー
ムの収束角も異なり、光ファイバの出射面から出射する
ビームの拡がり角も異なる。
あるビームエキスパンダを出射したビームは集光レンズ
で集光されて光ファイバに入射する。ここで、ビームエ
キスパンダを出射するビームの拡がり角が異なっている
と、集光レンズで集光されて光ファイバに入射するビー
ムの収束角も異なり、光ファイバの出射面から出射する
ビームの拡がり角も異なる。
【００４５】請求項４記載の発明によれば、調整手段で
あるビームエキスパンダを出射したビームは集光レンズ
で集光されて光ファイバに入射する。ここで、ビームエ
キスパンダを出射するビームの径が異なっていると、集
光レンズで集光されて光ファイバの入射面上のスポット
径が異なる。すなわち、集光レンズで集光されて光ファ
イバに入射するビームの収束角も異なり、光ファイバの
出射面から出射するビームの拡がり角も異なる。
あるビームエキスパンダを出射したビームは集光レンズ
で集光されて光ファイバに入射する。ここで、ビームエ
キスパンダを出射するビームの径が異なっていると、集
光レンズで集光されて光ファイバの入射面上のスポット
径が異なる。すなわち、集光レンズで集光されて光ファ
イバに入射するビームの収束角も異なり、光ファイバの
出射面から出射するビームの拡がり角も異なる。
【００４６】請求項５記載の発明によれば、前記調整手
段は、前記光ファイバに入射するビーム、前記光ファイ
バの入射面のうち、少なくとも一方を前記光ファイバの
入射面と平行な平面上で移動させることにより、入射面
でのビームの入射位置が異なり、光ファイバの出射面か
ら出射するビームの拡がり角が異なる。
段は、前記光ファイバに入射するビーム、前記光ファイ
バの入射面のうち、少なくとも一方を前記光ファイバの
入射面と平行な平面上で移動させることにより、入射面
でのビームの入射位置が異なり、光ファイバの出射面か
ら出射するビームの拡がり角が異なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】第１の実施の形態例の構成図である。
【図３】第２の実施の形態例の構成図である。
【図４】従来の第１の例を説明する構成図である。
【図５】従来の第２の例を説明する構成図である。
２１ レーザ光源
２３ 集光レンズ
２５ 光ファイバ
２７ コリメータレンズ
２９ 集光レンズ
３１ 集光光学系
３３ 被加工物
３５ 調整手段
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ光源から出射したビームを集光レ
ンズで集光し、集光したビームを光ファイバに入射さ
せ、前記光ファイバから出射したビームを集光光学系に
導き、該集光光学系を用いて前記ビームを被加工物上に
集光し、溶接を行なうレーザマイクロスポット溶接装置
において、 前記光ファイバの出射面での前記ビームの拡がり角を変
える調整手段を設けたことを特徴とするレーザマイクロ
スポット溶接装置。 - 【請求項２】 前記調整手段は、 前記光ファイバの入射面に入射するビームの収束角、前
記光ファイバの入射面に入射するビームの入射位置のう
ちの、いずれかを変化させるものであることを特徴とす
る請求項１記載のレーザマイクロスポット溶接装置。 - 【請求項３】 前記調整手段は、 前記レーザ光源と前記集光レンズとの間に設けられ、出
射ビームの拡がり角を変化させるビームエキスパンダで
あることを特徴とする請求項２記載のレーザマイクロス
ポット溶接装置。 - 【請求項４】 前記調整手段は、 前記レーザ光源と前記集光レンズとの間に設けられ、出
射ビーム径を変化させるビームエキスパンダであること
を特徴とする請求項２記載のレーザマイクロスポット溶
接装置。 - 【請求項５】 前記調整手段は、 前記光ファイバに入射するビーム、前記光ファイバの入
射面のうち、少なくとも一方を前記光ファイバの入射面
と平行な平面上で移動させるものであることを特徴とす
る請求項２記載のレーザマイクロスポット溶接装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001400309A JP2003200286A (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | レーザマイクロスポット溶接装置 |
| US10/327,643 US7151788B2 (en) | 2001-12-28 | 2002-12-24 | Laser processing device |
| EP02258966A EP1323491B1 (en) | 2001-12-28 | 2002-12-24 | Laser processing device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001400309A JP2003200286A (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | レーザマイクロスポット溶接装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003200286A true JP2003200286A (ja) | 2003-07-15 |
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ID=19189599
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|---|---|---|---|
| JP2001400309A Pending JP2003200286A (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | レーザマイクロスポット溶接装置 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1323491B1 (ja) |
| JP (1) | JP2003200286A (ja) |
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| US10684487B2 (en) | 2016-09-29 | 2020-06-16 | Nlight, Inc. | Frequency-converted optical beams having adjustable beam characteristics |
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| US10971884B2 (en) | 2015-03-26 | 2021-04-06 | Nlight, Inc. | Fiber source with cascaded gain stages and/or multimode delivery fiber with low splice loss |
| US10971885B2 (en) | 2014-06-02 | 2021-04-06 | Nlight, Inc. | Scalable high power fiber laser |
| US11179807B2 (en) | 2015-11-23 | 2021-11-23 | Nlight, Inc. | Fine-scale temporal control for laser material processing |
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-
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- 2002-12-24 EP EP02258966A patent/EP1323491B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-24 US US10/327,643 patent/US7151788B2/en not_active Expired - Lifetime
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