JP2003220489A - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents
レーザ加工装置及びレーザ加工方法Info
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- JP2003220489A JP2003220489A JP2002013707A JP2002013707A JP2003220489A JP 2003220489 A JP2003220489 A JP 2003220489A JP 2002013707 A JP2002013707 A JP 2002013707A JP 2002013707 A JP2002013707 A JP 2002013707A JP 2003220489 A JP2003220489 A JP 2003220489A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザビームの照射面積を拡大することによ
り、接合強度を向上させることが可能なレーザ加工装置
の実現。 【解決手段】 レーザ発振器12と、一対の接合対象物1
8，20を載置するＸＹテーブルと、可動レンズ機構16と
を備えたレーザ加工装置10であって、可動レンズ機構16
は、往復動自在に配置された集光レンズ26と、集光レン
ズ26を往復動させる超音波モータとを備える。
り、接合強度を向上させることが可能なレーザ加工装置
の実現。 【解決手段】 レーザ発振器12と、一対の接合対象物1
8，20を載置するＸＹテーブルと、可動レンズ機構16と
を備えたレーザ加工装置10であって、可動レンズ機構16
は、往復動自在に配置された集光レンズ26と、集光レン
ズ26を往復動させる超音波モータとを備える。
Description
【００１】
【発明の属する技術分野】この発明はレーザ加工技術に
係り、特に、レーザビームを用いた溶接や溶着、ハンダ
付けを実施するのに好適なレーザ加工装置及びレーザ加
工方法に関する。
係り、特に、レーザビームを用いた溶接や溶着、ハンダ
付けを実施するのに好適なレーザ加工装置及びレーザ加
工方法に関する。
【００２】
【従来の技術】これまでも、一対の部材の付き合わせ部
分にレーザビームを照射することにより、両部材間を接
合することが行われている。図８はその一例を示すもの
であり、一対の金属板50，52の付き合わせライン54に沿
ってレーザビームＬを照射すると、ライン周辺の金属が
溶融し、金属板50，52間が溶接される。金属板50，52の
代わりに一対の樹脂板を配置し、両者の付き合わせライ
ンに沿ってレーザビームを照射することで、樹脂板間を
溶着させることもできる。さらに、金属板の付き合わせ
ライン上にハンダを配置させ、その表面にレーザビーム
を照射することにより、金属板間をハンダ付けすること
もできる。
分にレーザビームを照射することにより、両部材間を接
合することが行われている。図８はその一例を示すもの
であり、一対の金属板50，52の付き合わせライン54に沿
ってレーザビームＬを照射すると、ライン周辺の金属が
溶融し、金属板50，52間が溶接される。金属板50，52の
代わりに一対の樹脂板を配置し、両者の付き合わせライ
ンに沿ってレーザビームを照射することで、樹脂板間を
溶着させることもできる。さらに、金属板の付き合わせ
ライン上にハンダを配置させ、その表面にレーザビーム
を照射することにより、金属板間をハンダ付けすること
もできる。
【００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来から
レーザビームを用いて一対の部材間を接合する技術は存
在していた。しかしながら、従来の接合方法では、接合
対象物の付き合わせライン54に沿ってレーザビームを直
線状に照射するに過ぎず、レーザビームが照射される面
積が比較的に狭いため融着部56の面積も狭くなり、高い
接合強度を確保できないという問題があった。
レーザビームを用いて一対の部材間を接合する技術は存
在していた。しかしながら、従来の接合方法では、接合
対象物の付き合わせライン54に沿ってレーザビームを直
線状に照射するに過ぎず、レーザビームが照射される面
積が比較的に狭いため融着部56の面積も狭くなり、高い
接合強度を確保できないという問題があった。
【００４】この発明は、従来のレーザビームを用いた接
合技術が抱える上記問題点に鑑みて案出されたものであ
り、レーザビームの照射面積を拡大することにより、接
合強度を向上させることが可能なレーザ加工技術を実現
することを目的としている。
合技術が抱える上記問題点に鑑みて案出されたものであ
り、レーザビームの照射面積を拡大することにより、接
合強度を向上させることが可能なレーザ加工技術を実現
することを目的としている。
【００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明に係るレーザ加工装置は、レーザ発振器
と、複数の接合対象物が載置されたテーブルを所定方向
に移動させる送り機構と、可動レンズ機構とを備えたレ
ーザ加工装置であって、上記可動レンズ機構が、往復動
自在に配置された集光レンズと、該集光レンズを往復動
させる駆動源とを備えていることを特徴としている。上
記駆動源として特に限定はないが、高速駆動のためには
リニア駆動型の超音波モータが望ましい。
め、この発明に係るレーザ加工装置は、レーザ発振器
と、複数の接合対象物が載置されたテーブルを所定方向
に移動させる送り機構と、可動レンズ機構とを備えたレ
ーザ加工装置であって、上記可動レンズ機構が、往復動
自在に配置された集光レンズと、該集光レンズを往復動
させる駆動源とを備えていることを特徴としている。上
記駆動源として特に限定はないが、高速駆動のためには
リニア駆動型の超音波モータが望ましい。
【００６】また、この発明に係るレーザ加工方法は、複
数の接合対象物の付き合わせ部分にレーザビームを照射
して接合するレーザ加工方法であって、接合対象物を一
定の速度で一定方向に移送させると同時に、接合対象物
の前段に配置された集光レンズを、付き合わせラインと
交差する方向に一定周期で往復動させ、以てレーザビー
ムの照射位置を付き合わせラインに沿ってジグザグ状に
移動させることを特徴としている。
数の接合対象物の付き合わせ部分にレーザビームを照射
して接合するレーザ加工方法であって、接合対象物を一
定の速度で一定方向に移送させると同時に、接合対象物
の前段に配置された集光レンズを、付き合わせラインと
交差する方向に一定周期で往復動させ、以てレーザビー
ムの照射位置を付き合わせラインに沿ってジグザグ状に
移動させることを特徴としている。
【００７】上記のように、この発明によれば集光レンズ
の往復動によって接合ラインに対してジグザグ状にレー
ザビームが照射されることとなり、直線状に照射する場
合に比べて照射面積を稼ぐことが可能となり、接合対象
物間の接合強度を飛躍的に高めることができる。因み
に、接合対象物がアルミニウム等の金属である場合、1.
06μｍ波長のYAGレーザを用いることにより、接合対象
物間を強固に溶接することができる。また、接合対象物
が樹脂材よりなる場合、0.80〜0.95μｍ波長のLD（レー
ザダイオード）レーザを用いることにより、接合対象物
を強固に溶着することができる。さらに、金属材よりな
る接合対象物の付き合わせライン上にハンダを載置して
おき、その表面にレーザビームをジグザグ状に照射すれ
ば、比較的広い範囲のハンダを溶融させることが可能と
なり、ハンダによる接合強度を高めることが可能とな
る。
の往復動によって接合ラインに対してジグザグ状にレー
ザビームが照射されることとなり、直線状に照射する場
合に比べて照射面積を稼ぐことが可能となり、接合対象
物間の接合強度を飛躍的に高めることができる。因み
に、接合対象物がアルミニウム等の金属である場合、1.
06μｍ波長のYAGレーザを用いることにより、接合対象
物間を強固に溶接することができる。また、接合対象物
が樹脂材よりなる場合、0.80〜0.95μｍ波長のLD（レー
ザダイオード）レーザを用いることにより、接合対象物
を強固に溶着することができる。さらに、金属材よりな
る接合対象物の付き合わせライン上にハンダを載置して
おき、その表面にレーザビームをジグザグ状に照射すれ
ば、比較的広い範囲のハンダを溶融させることが可能と
なり、ハンダによる接合強度を高めることが可能とな
る。
【００８】
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係るレーザ加
工装置10の全体構成を示す概略図であり、レーザ発振器
12と、反射ミラー14と、可動レンズ機構16と、一対の接
合対象物18，20を載置するＸＹステージ22を備えてい
る。上記レーザ発振器12の種類は特に限定はなく、半導
体レーザやCO2レーザ、YAGレーザ等の各種レーザ発振器
が広く該当する。
工装置10の全体構成を示す概略図であり、レーザ発振器
12と、反射ミラー14と、可動レンズ機構16と、一対の接
合対象物18，20を載置するＸＹステージ22を備えてい
る。上記レーザ発振器12の種類は特に限定はなく、半導
体レーザやCO2レーザ、YAGレーザ等の各種レーザ発振器
が広く該当する。
【００９】上記可動レンズ機構16は、図２に示すよう
に、ケース24と、このケース24内に収納された集光レン
ズ26と、リニア駆動型の超音波モータ28とを備えてい
る。集光レンズ26の外周にはレンズホルダ30が装着され
ており、このレンズホルダ30の左右両端にはそれぞれガ
イドレール32，32が形成されている。また、ケース24の
内面には、一対のガイドレール収納溝34，34が形成され
ている。このガイドレール収納溝34，34に上記ガイドレ
ール32，32を係合させることにより、集光レンズ26はケ
ース24内において往復動自在に配置されている。
に、ケース24と、このケース24内に収納された集光レン
ズ26と、リニア駆動型の超音波モータ28とを備えてい
る。集光レンズ26の外周にはレンズホルダ30が装着され
ており、このレンズホルダ30の左右両端にはそれぞれガ
イドレール32，32が形成されている。また、ケース24の
内面には、一対のガイドレール収納溝34，34が形成され
ている。このガイドレール収納溝34，34に上記ガイドレ
ール32，32を係合させることにより、集光レンズ26はケ
ース24内において往復動自在に配置されている。
【００１０】レンズホルダ30の一端には、超音波モータ
28の駆動軸36が接続されている。この駆動軸36は、圧電
コンバータによる超音波震動を受けて毎秒２万５千回以
上の伸縮を繰り返すものであり、この結果集光レンズ26
は超高速で往復運動を繰り返すこととなる。
28の駆動軸36が接続されている。この駆動軸36は、圧電
コンバータによる超音波震動を受けて毎秒２万５千回以
上の伸縮を繰り返すものであり、この結果集光レンズ26
は超高速で往復運動を繰り返すこととなる。
【００１１】この集光レンズ26を左右に往復運動させた
状態でレーザ発振器12からレーザビームを照射すると、
図３〜図５に示すように、接合対象物18，20の表面にお
けるレーザビームの照射位置βが左右に周期的に変化す
ることとなる。この状態において、接合対象物18，20を
ＸＹステージ22の動作によって一定方向に一定の速度で
移送すると、図６に示すように、付き合わせライン40を
恰も縫合するようにレーザビームＬがジグザグ状に照射
され、それだけ広い範囲が溶融することとなる。
状態でレーザ発振器12からレーザビームを照射すると、
図３〜図５に示すように、接合対象物18，20の表面にお
けるレーザビームの照射位置βが左右に周期的に変化す
ることとなる。この状態において、接合対象物18，20を
ＸＹステージ22の動作によって一定方向に一定の速度で
移送すると、図６に示すように、付き合わせライン40を
恰も縫合するようにレーザビームＬがジグザグ状に照射
され、それだけ広い範囲が溶融することとなる。
【００１２】この結果、図７に示すように、従来のよう
に付き合わせライン40に対して直線状にレーザビームを
照射する場合に比べて融着部42の面積が拡大し、部材間
の強固な接合を実現できる。なお、レーザビームの照射
面積（照射幅）は集光レンズ26の往復動の振幅度に比例
するため、より強固な接合が必要な場合にはその分集光
レンズ26の振幅を拡大させればよい。また、レーザビー
ムの照射密度は、集光レンズ26の振幅速度及び接合対象
物18，20の移送速度によって決まる。すなわち、高い照
射密度が必要な場合には、超音波モータ28の振動数を高
めるか、ＸＹステージ22による送り速度を低下させれば
よい。
に付き合わせライン40に対して直線状にレーザビームを
照射する場合に比べて融着部42の面積が拡大し、部材間
の強固な接合を実現できる。なお、レーザビームの照射
面積（照射幅）は集光レンズ26の往復動の振幅度に比例
するため、より強固な接合が必要な場合にはその分集光
レンズ26の振幅を拡大させればよい。また、レーザビー
ムの照射密度は、集光レンズ26の振幅速度及び接合対象
物18，20の移送速度によって決まる。すなわち、高い照
射密度が必要な場合には、超音波モータ28の振動数を高
めるか、ＸＹステージ22による送り速度を低下させれば
よい。
【００１３】上記にあっては、集光レンズ26の往復動を
リニア駆動型の超音波モータ28によって実現する例を挙
げたが、他の駆動源を用いることもできる。例えば、通
常の電磁モータによる回転力を適当な変換機構を介して
往復運動に転換し、これを集光レンズ26の駆動源として
利用してもよい。
リニア駆動型の超音波モータ28によって実現する例を挙
げたが、他の駆動源を用いることもできる。例えば、通
常の電磁モータによる回転力を適当な変換機構を介して
往復運動に転換し、これを集光レンズ26の駆動源として
利用してもよい。
【００１４】
【発明の効果】この発明に係るレーザ加工装置及びレー
ザ加工方法によれば、集光レンズの往復動によって付き
合わせラインに対してジグザグ状にレーザビームを照射
することができ、直線状に照射する場合に比べて照射面
積を拡張することが可能となる。この結果、接合対象物
間の接合強度を飛躍的に高めることができる。
ザ加工方法によれば、集光レンズの往復動によって付き
合わせラインに対してジグザグ状にレーザビームを照射
することができ、直線状に照射する場合に比べて照射面
積を拡張することが可能となる。この結果、接合対象物
間の接合強度を飛躍的に高めることができる。
【図１】この発明に係るレーザ加工装置の全体構成を示
す概略図である。
す概略図である。
【図２】可動レンズ機構の内部構造を示す部分断面図で
ある。
ある。
【図３】レンズの往復動に応じてレーザビームの照射位
置が変化する様子を示す模式図である。
置が変化する様子を示す模式図である。
【図４】レンズの往復動に応じてレーザビームの照射位
置が変化する様子を示す模式図である。
置が変化する様子を示す模式図である。
【図５】レンズの往復動に応じてレーザビームの照射位
置が変化する様子を示す模式図である。
置が変化する様子を示す模式図である。
【図６】レーザビームが付き合わせラインに沿ってジグ
ザグ状に照射される様子を示す説明図である。
ザグ状に照射される様子を示す説明図である。
【図７】この発明に係るレーザ加工装置による溶接結果
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図８】従来のレーザ加工装置による溶接工程を示す説
明図である。
明図である。
10 レーザ加工装置
12 レーザ発振器
14 反射ミラー
16 可動レンズ機構
18 接合対象物
20 接合対象物
22 ＸＹステージ
24 ケース
26 集光レンズ
28 超音波モータ
30 レンズホルダ
32 ガイドレール
34 ガイドレール収納溝
36 駆動軸
40 付き合わせライン
42 融着部
Ｌ レーザビーム
β レーザビームの照射位置
Claims (3)
- 【請求項１】レーザ発振器と、複数の接合対象物が載置
されたテーブルを所定方向に移動させる送り機構と、可
動レンズ機構とを備えたレーザ加工装置であって、 上記可動レンズ機構が、往復動自在に配置された集光レ
ンズと、該集光レンズを往復動させる駆動源とを備えて
いることを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項２】上記駆動源が、リニア駆動型の超音波モー
タであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工
装置。 - 【請求項３】複数の接合対象物の付き合わせラインにレ
ーザビームを照射して接合するレーザ加工方法であっ
て、 各接合対象物を一定の速度で一定方向に移送させると同
時に、 各接合対象物の前段に配置された集光レンズを、上記付
き合わせラインと交差する方向に一定周期で往復動さ
せ、 以てレーザビームの照射位置を付き合わせラインに沿っ
てジグザグ状に移動させることを特徴とするレーザ加工
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002013707A JP2003220489A (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002013707A JP2003220489A (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003220489A true JP2003220489A (ja) | 2003-08-05 |
Family
ID=27742616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002013707A Pending JP2003220489A (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003220489A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101049381B1 (ko) * | 2009-03-27 | 2011-07-15 | 한국기계연구원 | 초음파 진동을 사용하는 하이브리드 레이저 가공 장치 |
| US8017887B2 (en) * | 2004-11-11 | 2011-09-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for connecting components by local cold joining, using for example rivets or screws and laser welding |
| CN102343481A (zh) * | 2010-07-23 | 2012-02-08 | 三星钻石工业股份有限公司 | 激光加工装置、被加工物的加工方法及被加工物的分割方法 |
| KR101266256B1 (ko) * | 2010-12-30 | 2013-05-22 | 주식회사 성우하이텍 | 레이저 접합방법 |
| KR101312427B1 (ko) * | 2010-07-23 | 2013-09-27 | 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤 | 레이저 가공 장치, 피가공물의 가공 방법 및 피가공물의 분할 방법 |
| JP2015100808A (ja) * | 2013-11-25 | 2015-06-04 | 株式会社ソフトサービス | レーザーマーキング装置 |
| DE102014210118A1 (de) * | 2014-05-27 | 2015-12-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Optik mit beweglichem Innengehäuse zum Schweißen mit oszillierenden Strahlen und Schweißverfahren |
| DE102014210119A1 (de) * | 2014-05-27 | 2015-12-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Optik zum Schweißen mit oszillierender Erstarrungsfront und Schweißverfahren |
-
2002
- 2002-01-23 JP JP2002013707A patent/JP2003220489A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8017887B2 (en) * | 2004-11-11 | 2011-09-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for connecting components by local cold joining, using for example rivets or screws and laser welding |
| KR101049381B1 (ko) * | 2009-03-27 | 2011-07-15 | 한국기계연구원 | 초음파 진동을 사용하는 하이브리드 레이저 가공 장치 |
| CN102343481A (zh) * | 2010-07-23 | 2012-02-08 | 三星钻石工业股份有限公司 | 激光加工装置、被加工物的加工方法及被加工物的分割方法 |
| KR101312427B1 (ko) * | 2010-07-23 | 2013-09-27 | 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤 | 레이저 가공 장치, 피가공물의 가공 방법 및 피가공물의 분할 방법 |
| KR101330608B1 (ko) * | 2010-07-23 | 2013-11-18 | 미쓰보시 다이야몬도 고교 가부시키가이샤 | 레이저 가공 장치, 피가공물의 가공 방법 및 피가공물의 분할 방법 |
| KR101266256B1 (ko) * | 2010-12-30 | 2013-05-22 | 주식회사 성우하이텍 | 레이저 접합방법 |
| JP2015100808A (ja) * | 2013-11-25 | 2015-06-04 | 株式会社ソフトサービス | レーザーマーキング装置 |
| DE102014210118A1 (de) * | 2014-05-27 | 2015-12-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Optik mit beweglichem Innengehäuse zum Schweißen mit oszillierenden Strahlen und Schweißverfahren |
| DE102014210119A1 (de) * | 2014-05-27 | 2015-12-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Optik zum Schweißen mit oszillierender Erstarrungsfront und Schweißverfahren |
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