JP2007319878A - Laser beam machining apparatus and laser beam machining method - Google Patents

Laser beam machining apparatus and laser beam machining method Download PDF

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JP2007319878A JP2006150911A JP2006150911A JP2007319878A JP 2007319878 A JP2007319878 A JP 2007319878A JP 2006150911 A JP2006150911 A JP 2006150911A JP 2006150911 A JP2006150911 A JP 2006150911A JP 2007319878 A JP2007319878 A JP 2007319878A
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Shuho Tsubota
秀峰 坪田
Takashi Ishide
孝 石出
Takashi Akaha
崇 赤羽
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining apparatus and a laser beam machining method capable of compatibly satisfying the depth of penetration and preventing any weld defect even under a condition that a deep depth of penetration is requested, and weld defects are easily generated. <P>SOLUTION: First laser beams B1 emitted from a first laser beam source 2 are formed into parallel beams by a collimate lens 3, and their angle of reflection is changed at a predetermined period by turning a rotary mirror 4 in the turning direction 8 at a predetermined period. The beams are guided to a dichroic mirror 6 by a fixed mirror 5, reflected by the dichroic mirror 6, superposed on second laser beams B2, condensed by a condensing lens 7, and irradiated on an object member 10 while being weaved in the weaving direction 9. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関し、例えば、レーザビームを用いて溶接等の熱加工を行う場合に適用して有用なものである。   The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method, and is useful when applied to, for example, thermal processing such as welding using a laser beam.

レーザ加工は、レンズ等を用いてレーザビームを集光することにより、高いエネルギ密度の熱源とし、レーザビームを集光した状態で金属等の母材に照射することにより、母材を溶融させて、溶接、切断、肉盛り、表面処理等の加工を行うものである。   In laser processing, a laser beam is condensed using a lens or the like to form a heat source having a high energy density, and the base material such as metal is melted by irradiating the base material such as metal with the laser beam being condensed. Processing such as welding, cutting, overlaying, and surface treatment is performed.

例えば、レーザビームによる溶接(レーザ溶接)を行う際には、母材の開先部分に対して、集光されたレーザビームを一定速度で移動させながら連続的に照射して行う。このとき、母材の開先部分が瞬間的に溶融、蒸発され、その蒸発の反力により、母材の表面から内部まで一貫するキーホールが形成される。そして、キーホールの周囲には溶融金属からなる溶融池が形成され、キーホールの進行方向と逆方向の溶融池の溶融金属が冷却されて凝固して、溶接が行われることになる。   For example, when welding with a laser beam (laser welding) is performed, the focused laser beam is continuously irradiated to the groove portion of the base material while moving at a constant speed. At this time, the groove portion of the base material is instantaneously melted and evaporated, and a consistent keyhole is formed from the surface to the inside of the base material by the reaction force of the evaporation. Then, a molten pool made of molten metal is formed around the keyhole, and the molten metal in the molten pool in the direction opposite to the traveling direction of the keyhole is cooled and solidified, and welding is performed.

特開2005−111519号公報JP 2005-111519 A 特開2003−251484号公報JP 2003-251484 A

上述したように、レーザ溶接では、集光して高エネルギ化したレーザビームを移動しながら母材へ照射することにより、形成したキーホールを移動させて溶接を行っている。この際、キーホールの生成、移動に伴い、ポロシティ(又はブローホール)と呼ばれる気泡状の空洞が取り残され、溶接欠陥となる問題があった。   As described above, in laser welding, welding is performed by moving a formed keyhole by irradiating a base material while moving a laser beam that has been condensed and increased in energy. At this time, along with the generation and movement of the keyhole, there was a problem that a bubble-like cavity called porosity (or blowhole) was left behind, resulting in a welding defect.

具体的には、レーザビームの移動に伴い、キーホールとして形成された穴も移動するが、キーホールの先端部付近では、キーホールの中の雰囲気ガスを巻き込み易く、気泡状の空洞が取り残された状態で凝固し、溶接欠陥となることがあった。又、レーザビームの移動に伴い、キーホールの中間部の形状が真直な形状ではなく、くびれた形状となり、キーホール中の雰囲気ガスを巻き込み易い状態となって、気泡状の空洞が取り残された状態で凝固して、溶接欠陥となることもあった。更に、溶融池の溶融金属の対流により、レーザビームの移動に伴い、キーホールの開口部を塞ぐように溶融金属が覆い被さり、気泡状の空洞が取り残された状態で凝固して、溶接欠陥となることもあった。このように、レーザ溶接を行う際、キーホールの形状が不安定になると、レーザ溶接を行った後の金属中には、ポロシティと呼ばれる気泡状の空洞が取り残され、これが溶接欠陥の要因となっていた。   Specifically, along with the movement of the laser beam, the hole formed as the keyhole also moves. However, the atmosphere gas in the keyhole is easily trapped near the tip of the keyhole, leaving a bubble-like cavity. In some cases, it solidifies in a state of welding and becomes a welding defect. In addition, as the laser beam moved, the shape of the middle part of the keyhole was not a straight shape, but a constricted shape, and the atmosphere gas in the keyhole was easily trapped, leaving a bubble-like cavity. In some cases, it solidifies in a state and becomes a welding defect. Furthermore, due to the convection of the molten metal in the molten pool, as the laser beam moves, the molten metal is covered so as to close the opening of the keyhole, and solidifies in a state where the bubble-like cavities are left behind. Sometimes it was. In this way, when laser welding is performed, if the shape of the keyhole becomes unstable, a bubble-like cavity called porosity is left behind in the metal after laser welding, which becomes a cause of welding defects. It was.

このように、レーザ溶接においては、キーホールの不安定崩壊に起因する欠陥(ポロシティ)を防止する方法が求められていた。このような問題に対する解決方法1つとして、本願の発明者等は、既に出願した特願2005−085319において、レーザ溶接の際、複数の波長のレーザビームを組み合わせると共にレーザビーム径を1mm以下に小さくすることにより、欠陥抑制効果が得られることを確認している。ところが、レーザビーム径を小さくしすぎると、溶込み深さが浅くなり、溶接時の効率が低下するという問題が発生していた。つまり、溶込み深さと欠陥抑制を両立させる方法はなく、深い溶込みが得られるレーザビーム径においても、溶接欠陥を防止する方法が求められていた。   Thus, in laser welding, a method for preventing defects (porosity) due to unstable collapse of keyholes has been demanded. As one solution to such a problem, the inventors of the present application described in Japanese Patent Application No. 2005-085319, which has already been filed, combined laser beams of a plurality of wavelengths and reduced the laser beam diameter to 1 mm or less in laser welding. By doing so, it has been confirmed that a defect suppressing effect can be obtained. However, if the laser beam diameter is made too small, the penetration depth becomes shallow, resulting in a problem that efficiency during welding is lowered. That is, there is no method for achieving both penetration depth and defect suppression, and there has been a demand for a method for preventing welding defects even at a laser beam diameter that provides deep penetration.

更には、レーザ溶接により、重ね溶接を行う際には、別の原因により、キーホールの形状が不安定になり、レーザ溶接を行った後の金属中にポロシティが取り残されて、溶接欠陥となっていた。この原因を、図17を参照して説明する。   Furthermore, when performing lap welding by laser welding, the shape of the keyhole becomes unstable due to another cause, leaving porosity in the metal after laser welding, resulting in welding defects. It was. The cause of this will be described with reference to FIG.

図17(a)に示すように、レーザ溶接により、重ね溶接を行う際には、母材となる下板と上板を重ね合わせ、母材の開先部分に対して、集光されたレーザビームを矢印方向に一定速度で移動させながら連続的に照射する。このとき、母材の開先部分が瞬間的に溶融、蒸発され、上板の表面から下板の方まで一貫するキーホールを形成することができ、キーホールの周囲に溶融金属からなる溶融池を形成することができる。従って、キーホールの進行に伴い、キーホールの進行方向と逆方向における溶融池の溶融金属が冷却されて溶接金属として凝固し、それにより、下板と上板とが溶接されることになる。   As shown in FIG. 17 (a), when performing lap welding by laser welding, a lower plate and an upper plate that are base materials are overlapped, and a focused laser beam is applied to a groove portion of the base material. Irradiate continuously while moving the beam in the direction of the arrow at a constant speed. At this time, the groove portion of the base material is instantaneously melted and evaporated, and a consistent keyhole can be formed from the upper plate surface to the lower plate, and a molten pool made of molten metal around the keyhole. Can be formed. Therefore, with the progress of the keyhole, the molten metal in the molten pool in the direction opposite to the traveling direction of the keyhole is cooled and solidified as a weld metal, whereby the lower plate and the upper plate are welded.

ところが、重ね溶接を行う場合には、下板と上板と間にギャップ(隙間)が存在し、ギャップの境界面においては、キーホールの維持が困難で、くびれた形状となり易い状況であった(図17(a)、(b)参照。なお、理解しやすくするため、ギャップの厚さを誇張して大きく図示している。)。具体的には、重ね溶接の際には、下板と上板の完全な密着は不可能であり、そのため、下板と上板と間にギャップが生じ、上板を貫通したレーザビームにより再形成される下板側のキーホールは、その安定開口が難しく、境界面近傍におけるキーホールの不安定化は避けることができない状況であった。このような状況では、くびれた部分より先の部分において、キーホール中の雰囲気ガスを巻き込み易く、その結果、気泡状の空洞が取り残された状態で凝固してしまい、ポロシティ、つまり、溶接欠陥が発生していた(図17(c))。重ね溶接の場合、特に、上板が2mm以上の厚さになると、この溶接欠陥がより顕著に発生しており、より厚い厚さの板厚であっても、つまり、より深い溶け込み深さが要求され、かつ、より溶接欠陥が発生し易い状況であっても、溶込み深さを確保して、溶接欠陥を防止する方法が求められていた。   However, when lap welding is performed, there is a gap (gap) between the lower plate and the upper plate, and it is difficult to maintain the keyhole at the boundary surface of the gap, and it is easy to have a constricted shape. (See FIGS. 17A and 17B. Note that the thickness of the gap is exaggerated for ease of understanding.) Specifically, in the case of lap welding, it is impossible to completely adhere the lower plate and the upper plate. Therefore, a gap is formed between the lower plate and the upper plate, and the laser beam penetrating the upper plate is used again. The keyhole on the lower plate side to be formed is difficult to stably open, and instability of the keyhole in the vicinity of the boundary surface cannot be avoided. In such a situation, the atmosphere gas in the keyhole is likely to be entrained in the portion ahead of the constricted portion, and as a result, it solidifies in a state where the bubble-like cavities are left behind, resulting in porosity, that is, weld defects. It occurred (FIG. 17 (c)). In the case of lap welding, in particular, when the upper plate has a thickness of 2 mm or more, this welding defect is more prominent, and even with a thicker plate thickness, that is, a deeper penetration depth. There has been a demand for a method for preventing a welding defect by ensuring a penetration depth even in a situation where a welding defect is more likely to occur.

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、深い溶け込み深さが要求され、かつ、溶接欠陥が発生し易い条件においても、溶込み深さと溶接欠陥の防止を両立させることができるレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a laser processing apparatus capable of achieving both penetration depth and prevention of welding defects even under conditions where a deep penetration depth is required and welding defects are likely to occur. An object is to provide a laser processing method.

上記課題を解決する第1の発明に係るレーザ加工装置は、
1つ又は互いに異なる複数の波長からなる第1レーザビームを射出する第1レーザ光源と、
前記第1レーザビームより短い1つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第1レーザビームより集光径を大きくする第2レーザビームを射出する第2レーザ光源と、
前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを重畳する重畳手段と、
重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを集光する集光手段とを備え、
集光された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、
前記第1レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第1レーザビームが形成するキーホールの開口径の5%乃至100%の大きさ、望ましくは、40%の大きさとする第1周期移動手段を設けたことを特徴とする。
A laser processing apparatus according to a first invention for solving the above-described problems is as follows.
A first laser light source that emits a first laser beam having one or a plurality of different wavelengths;
A second laser light source that emits a second laser beam having a shorter wavelength than the first laser beam or a plurality of wavelengths different from each other and having a condensing diameter larger than that of the first laser beam;
Superimposing means for superimposing the first laser beam and the second laser beam;
Condensing means for condensing the first laser beam and the second laser beam superimposed,
In a laser processing apparatus that performs desired laser processing by irradiating the target member with the focused first laser beam and the second laser beam,
The first laser beam under the condition that the irradiation position of the first laser beam on the target member is periodically moved in the same direction as the traveling direction in which laser processing is performed, and the periodic movement amount of the irradiation position is set so as to increase the penetration depth. First period moving means having a size of 5% to 100%, preferably 40% of the opening diameter of the keyhole formed by the beam is provided.

上記課題を解決する第2の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第1の発明に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第1レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第2周期移動手段を少なくとも1つ以上設けたことを特徴とする。
A laser processing apparatus according to a second invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
In the laser processing apparatus according to the first invention,
Furthermore, at least one or more second period moving means for periodically moving the irradiation position of the first laser beam on the target member in a direction different from the period moving direction is provided.

上記課題を解決する第3の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第1又は第2の発明に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第2レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させる第3周期移動手段を設けたことを特徴とする。
A laser processing apparatus according to a third invention for solving the above-mentioned problem is as follows.
In the laser processing apparatus according to the first or second invention,
Furthermore, the present invention is characterized in that third period moving means is provided for periodically moving the irradiation position of the second laser beam on the target member in the same direction as the traveling direction in which laser processing is performed.

上記課題を解決する第4の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第3の発明に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第2レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第4周期移動手段を少なくとも1つ以上設けたことを特徴とする。
A laser processing apparatus according to a fourth invention for solving the above-mentioned problem is as follows.
In the laser processing apparatus according to the third invention,
Furthermore, at least one or more fourth period moving means for periodically moving the irradiation position of the second laser beam on the target member in a direction different from the period moving direction is provided.

上記課題を解決する第5の発明に係るレーザ加工装置は、
1つ又は互いに異なる複数の波長からなる第1レーザビームを射出する第1レーザ光源と、
前記第1レーザビームより短い1つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第1レーザビームより集光径を大きくする第2レーザビームを射出する第2レーザ光源と、
前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを重畳する重畳手段と、
重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを集光する集光手段とを備え、
集光された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、
重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第1レーザビームが形成するキーホールの開口径の5%乃至100%の大きさ、望ましくは、40%の大きさとする第5周期移動手段を設けたことを特徴とする。
A laser processing apparatus according to a fifth invention for solving the above-mentioned problem is as follows.
A first laser light source that emits a first laser beam having one or a plurality of different wavelengths;
A second laser light source that emits a second laser beam having a shorter wavelength than the first laser beam or a plurality of wavelengths different from each other and having a condensing diameter larger than that of the first laser beam;
Superimposing means for superimposing the first laser beam and the second laser beam;
Condensing means for condensing the first laser beam and the second laser beam superimposed,
In a laser processing apparatus that performs desired laser processing by irradiating the target member with the focused first laser beam and the second laser beam,
The irradiation position of the superimposed first laser beam and second laser beam on the target member is periodically moved in the same direction as the traveling direction in which laser processing is performed, and the amount of periodic movement of the irradiation position is determined by the penetration depth. The fifth period moving means is provided which has a size of 5% to 100%, preferably 40% of the opening diameter of the keyhole formed by the first laser beam under the condition of increasing .

上記課題を解決する第6の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第5の発明に記載のレーザ加工装置において、
更に、重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第6周期移動手段を少なくとも1つ以上設けたことを特徴とする。
A laser processing apparatus according to a sixth invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
In the laser processing apparatus according to the fifth invention,
Furthermore, at least one or more sixth period moving means for periodically moving the irradiation positions of the superimposed first laser beam and second laser beam on the target member in a direction different from the period moving direction is provided. It is characterized by.

上記課題を解決する第7の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第6の発明に記載のレーザ加工装置において、
前記第5周期移動手段又は前記第6周期移動手段のうち前記対象部材に近い方を、重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの反射角度を周期的に変更する凸側のシリンドリカル面を用いたシリンドリカルミラーとしたことを特徴とする。
A laser processing apparatus according to a seventh invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
In the laser processing apparatus according to the sixth invention,
A convex cylindrical body that periodically changes the reflection angle of the first laser beam and the second laser beam superimposed on the one close to the target member of the fifth period moving unit or the sixth period moving unit. It is characterized by being a cylindrical mirror using a surface.

上記課題を解決する第8の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第6の発明に記載のレーザ加工装置において、
前記第5周期移動手段又は前記第6周期移動手段のうち前記対象部材に近い方を、重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの反射角度を周期的に変更する凸側のトロイダル面を用いたトロイダルミラーとしたことを特徴とする。
A laser processing apparatus according to an eighth invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
In the laser processing apparatus according to the sixth invention,
A convex toroid that periodically changes the reflection angle of the first laser beam and the second laser beam superimposed on the one close to the target member of the fifth period moving unit or the sixth period moving unit. It is a toroidal mirror using a surface.

上記課題を解決する第9の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第1乃至第8のいずれかの発明に記載のレーザ加工装置において、
前記第1周期移動手段、前記第2周期移動手段、前記第3周期移動手段、前記第4周期移動手段、前記第5周期移動手段、又は、前記第6周期移動手段の少なくとも一つを、前記第1レーザビーム又は前記第2レーザビーム、若しくは、前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの反射角度を周期的に変更する回転ミラーとしたことを特徴とする。
A laser processing apparatus according to a ninth invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
In the laser processing apparatus according to any one of the first to eighth inventions,
At least one of the first period moving means, the second period moving means, the third period moving means, the fourth period moving means, the fifth period moving means, or the sixth period moving means, The rotating mirror is configured to periodically change the reflection angle of the first laser beam, the second laser beam, or the first laser beam and the second laser beam.

上記課題を解決する第10の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第1乃至第9のいずれかの発明に記載のレーザ加工装置において、
前記第1周期移動手段、前記第2周期移動手段、前記第3周期移動手段、前記第4周期移動手段、前記第5周期移動手段、又は、前記第6周期移動手段の少なくとも一つを、前記第1レーザビーム又は前記第2レーザビーム、若しくは、前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの光路を周期的に平行移動する平行移動ミラーとしたことを特徴とする。
A laser processing apparatus according to a tenth invention for solving the above-mentioned problem is as follows.
In the laser processing apparatus according to any one of the first to ninth inventions,
At least one of the first period moving means, the second period moving means, the third period moving means, the fourth period moving means, the fifth period moving means, or the sixth period moving means, A translation mirror that periodically translates the optical path of the first laser beam, the second laser beam, or the first laser beam and the second laser beam is used.

上記課題を解決する第11の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第1乃至第10のいずれかの発明に記載のレーザ加工装置において、
前記第1周期移動手段、前記第2周期移動手段、前記第3周期移動手段、前記第4周期移動手段の少なくとも一つを、前記第1レーザ光源又は前記第2レーザ光源、若しくは、前記第1レーザ光源及び前記第2レーザ光源の入射位置を入射平面上で周期的に平行移動する平行移動手段としたことを特徴とする。
A laser processing apparatus according to an eleventh invention for solving the above-described problems is
In the laser processing apparatus according to any one of the first to tenth inventions,
At least one of the first period moving means, the second period moving means, the third period moving means, and the fourth period moving means is the first laser light source, the second laser light source, or the first The incident positions of the laser light source and the second laser light source are parallel moving means for periodically translating on the incident plane.

上記課題を解決する第12の発明に係るレーザ加工装置は、
上記第1乃至第11の発明のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記対象部材は、重ね合わせた部材であることを特徴とする。
A laser processing apparatus according to a twelfth invention for solving the above-mentioned problems is
In the laser processing apparatus according to any one of the first to eleventh inventions,
The target member is a superposed member.

上記課題を解決する第13の発明に係るレーザ加工方法は、
1つ又は互いに異なる複数の波長からなる第1レーザビームと、前記第1レーザビームより短い1つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第1レーザビームより集光径を大きくする第2レーザビームとを重畳し、
重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを集光し、
集光された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法において、
前記第1レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第1レーザビームが形成するキーホールの開口径の5%乃至100%の大きさ、望ましくは、40%の大きさとすることを特徴とする。
A laser processing method according to a thirteenth aspect of the present invention for solving the above problem is as follows:
A first laser beam having one or a plurality of different wavelengths and a second laser beam having one or a plurality of wavelengths shorter than the first laser beam and having a condensing diameter larger than that of the first laser beam. Superimposed with the laser beam,
Condensing the superimposed first and second laser beams;
In a laser processing method for performing desired laser processing by irradiating a target member with the focused first laser beam and the second laser beam,
The first laser beam under the condition that the irradiation position of the first laser beam on the target member is periodically moved in the same direction as the traveling direction in which laser processing is performed, and the periodic movement amount of the irradiation position is set so as to increase the penetration depth. The size is 5% to 100%, preferably 40%, of the diameter of the keyhole formed by the beam.

上記課題を解決する第14の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第13の発明に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第1レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる少なくとも1つ以上の方向に周期移動させることを特徴とする。
A laser processing method according to a fourteenth aspect of the present invention for solving the above problems is as follows:
In the laser processing method according to the thirteenth invention,
Furthermore, the irradiation position of the first laser beam on the target member is periodically moved in at least one direction different from the periodic movement direction.

上記課題を解決する第15の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第13又は第14の発明に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第2レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させることを特徴とする。
A laser processing method according to a fifteenth aspect of the present invention for solving the above problem is as follows:
In the laser processing method according to the thirteenth or fourteenth aspect,
Furthermore, the irradiation position of the second laser beam on the target member is periodically moved in the same direction as the traveling direction in which laser processing is performed.

上記課題を解決する第16の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第15の発明に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第2レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる少なくとも1つ以上の方向に周期移動させることを特徴とする。
A laser processing method according to a sixteenth aspect of the present invention for solving the above problems is as follows.
In the laser processing method according to the fifteenth aspect,
Furthermore, the irradiation position of the second laser beam on the target member is periodically moved in at least one direction different from the periodic movement direction.

上記課題を解決する第17の発明に係るレーザ加工方法は、
1つ又は互いに異なる複数の波長からなる第1レーザビームと、前記第1レーザビームより短い1つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第1レーザビームより集光径を大きくする第2レーザビームとを重畳し、
重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを集光し、
集光された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法において、
重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第1レーザビームが形成するキーホールの開口径の5%乃至100%の大きさ、望ましくは、40%の大きさとすることを特徴とする。
A laser processing method according to a seventeenth aspect of the present invention for solving the above problems is as follows:
A first laser beam having one or a plurality of different wavelengths and a second laser beam having one or a plurality of wavelengths shorter than the first laser beam and having a condensing diameter larger than that of the first laser beam. Superimposed with the laser beam,
Condensing the superimposed first and second laser beams;
In a laser processing method for performing desired laser processing by irradiating a target member with the focused first laser beam and the second laser beam,
The irradiation position of the superimposed first laser beam and second laser beam on the target member is periodically moved in the same direction as the traveling direction in which laser processing is performed, and the amount of periodic movement of the irradiation position is determined by the penetration depth. It is characterized in that the size is 5% to 100%, preferably 40%, of the opening diameter of the keyhole formed by the first laser beam under the condition that becomes large.

上記課題を解決する第18の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第17の発明に記載のレーザ加工方法において、
更に、重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる1つ以上の方向に周期移動させることを特徴とする。
A laser processing method according to an eighteenth aspect of the present invention for solving the above problem is as follows.
In the laser processing method according to the seventeenth invention,
Further, the irradiation position of the superimposed first laser beam and second laser beam on the target member is periodically moved in one or more directions different from the periodic movement direction.

上記課題を解決する第19の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第18の発明に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、凸側のシリンドリカル面のシリンドリカルミラーを前記対象部材に近い方のミラーとして用い、重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とする。
A laser processing method according to a nineteenth aspect of the present invention for solving the above problem is as follows.
In the laser processing method according to the eighteenth aspect of the invention,
The periodic movement is performed by periodically changing a reflection angle of the superimposed first laser beam and the second laser beam using a cylindrical mirror having a convex cylindrical surface as a mirror closer to the target member. It is characterized by performing.

上記課題を解決する第20の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第18の発明に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、凸側のトロイダル面のトロイダルミラーを前記対象部材に近い方のミラーとして用い、重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とする。
A laser processing method according to a twentieth invention for solving the above problems,
In the laser processing method according to the eighteenth aspect of the invention,
In the periodic movement, a toroidal mirror having a convex toroidal surface is used as a mirror closer to the target member, and the reflection angles of the superimposed first laser beam and second laser beam are periodically changed. It is characterized by performing.

上記課題を解決する第21の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第13乃至第20のいずれかの発明に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、回転ミラーを用い、前記第1レーザビーム又は前記第2レーザビーム、若しくは、前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とする。
A laser processing method according to a twenty-first aspect of the present invention for solving the above problem is as follows:
In the laser processing method according to any one of the thirteenth to twentieth inventions,
The periodic movement is performed by periodically changing a reflection angle of the first laser beam, the second laser beam, or the first laser beam and the second laser beam using a rotating mirror. And

上記課題を解決する第22の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第13乃至第21のいずれかの発明に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、平行移動ミラーを用い、前記第1レーザビーム又は前記第2レーザビーム、若しくは、前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの光路を周期的に平行移動することにより行うことを特徴とする。
A laser processing method according to a twenty-second aspect of the present invention for solving the above problem is as follows:
In the laser processing method according to any one of the thirteenth to twenty-first aspects,
The periodic movement is performed by periodically translating the first laser beam, the second laser beam, or the optical path of the first laser beam and the second laser beam using a translation mirror. Features.

上記課題を解決する第23の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第13乃至第22のいずれかの発明に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、前記第1レーザ光源又は前記第2レーザ光源、若しくは、前記第1レーザ光源及び前記第2レーザ光源の入射位置を入射平面上で周期的に平行移動することにより行うことを特徴とする。
A laser processing method according to a twenty-third invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
In the laser processing method according to any one of the thirteenth to twenty-second inventions,
The periodic movement is performed by periodically translating the incident positions of the first laser light source, the second laser light source, or the first laser light source and the second laser light source on an incident plane. And

上記課題を解決する第24の発明に係るレーザ加工方法は、
上記第13乃至第23の発明のいずれかに記載のレーザ加工方法において、
前記対象部材は、重ね合わせた部材であることを特徴とする。
A laser processing method according to a twenty-fourth aspect of the present invention for solving the above problems is as follows:
In the laser processing method according to any one of the thirteenth to twenty-third inventions,
The target member is a superposed member.

本発明によれば、レーザ加工の進行方向と同じ方向に、少なくとも、キーホールを形成する第1レーザビームを所定周期、所定量で周期振動させながら照射するので、溶接欠陥が発生し易い条件、例えば、重ね溶接等を行う場合であっても、実質的なキーホール径を拡大することにより、キーホールの不安定崩壊に起因する溶接欠陥を防止することができ、大きな溶込み深さを確保すると共に溶接欠陥の発生を抑制することができる。   According to the present invention, at least the first laser beam that forms the keyhole is irradiated in the same direction as the laser processing progressing direction with a predetermined period and a predetermined amount while being oscillated, so that a welding defect is likely to occur. For example, even when lap welding or the like is performed, welding defects caused by unstable collapse of the keyhole can be prevented by enlarging the substantial keyhole diameter, and a large penetration depth is ensured. In addition, the occurrence of welding defects can be suppressed.

以下、図面を参照して、本発明に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法の実施形態のいくつかを説明する。   Hereinafter, some embodiments of a laser processing apparatus and a laser processing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の一例を示す概略図である。なお、本発明に係るレーザ加工装置において、実際の光学系の構成は複雑なものであるが、本実施例を示す図1を含め、後述する他の実施例を示す図面においても、その構成を簡略化して、模式的に図示する。   FIG. 1 is a schematic view showing an example of an embodiment of a laser processing apparatus according to the present invention. In the laser processing apparatus according to the present invention, the configuration of the actual optical system is complicated, but the configuration is also included in the drawings showing other embodiments described later, including FIG. 1 showing this embodiment. It is simplified and schematically illustrated.

本実施例のレーザ加工装置1は、図1に示すように、第1レーザビームB1の光学系として、1つ又は互いに異なる複数の波長からなる第1レーザビームB1を射出する第1レーザ光源2と、射出された第1レーザビームB1を平行光線にするコリメートレンズ3と、第1レーザビームB1を反射すると共に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第1レーザビームB1の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー4(第1周期移動手段)と、第1レーザビームB1を反射する固定ミラー5と、第1レーザビームB1を反射すると共に後述の第2レーザビームB2を透過して、第1レーザビームB1と第2レーザビームB2を重畳するダイクロイックミラー6(重畳手段)と、平行光線の第1レーザビームB1を集光する集光レンズ7(集光手段)を有している。   As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 1 of the present embodiment has a first laser light source 2 that emits a first laser beam B1 having one or a plurality of different wavelengths as an optical system of the first laser beam B1. And the collimating lens 3 that makes the emitted first laser beam B1 a parallel beam, the first laser beam B1 is reflected, and the rotation angle is changed at a predetermined cycle by a motor or the like (not shown). A rotating mirror 4 (first period moving means) that changes the reflection angle of B1 at a predetermined period, a fixed mirror 5 that reflects the first laser beam B1, and a second laser beam that will be described later while reflecting the first laser beam B1. A dichroic mirror 6 (superimposing means) that transmits B2 and superimposes the first laser beam B1 and the second laser beam B2, and a first laser beam B that is a parallel beam. And a condensing lens 7 (condensing means) for condensing the.

更に、本実施例のレーザ加工装置1は、第2レーザビームB2の光学系として、第1レーザビームB1とは波長が異なり、1つ又は互いに異なる複数の波長からなる第2レーザビームB2を射出する第2レーザ光源11と、射出された第2レーザビームB2を平行光線にするコリメートレンズ12と、第2レーザビームB2を透過すると共に上記第1レーザビームB1を反射するダイクロイックミラー6と、平行光線の第2レーザビームB2を集光する集光レンズ7を有している。   Further, the laser processing apparatus 1 of the present embodiment emits a second laser beam B2 having a wavelength different from that of the first laser beam B1 and having one or a plurality of different wavelengths as an optical system of the second laser beam B2. A second laser light source 11 for collimating, a collimating lens 12 for collimating the emitted second laser beam B2, a dichroic mirror 6 for transmitting the second laser beam B2 and reflecting the first laser beam B1. A condensing lens 7 is provided for condensing the second laser beam B2 of the light beam.

従って、第1レーザ光源2から射出された第1レーザビームB1は、コリメートレンズ3により平行光線とされ、回転ミラー4を回動方向8に所定周期で回動させることにより反射角度が所定周期で変更され、固定ミラー5によりダイクロイックミラー6側へ導かれ、ダイクロイックミラー6により反射される際、第2レーザビームB2と重畳される。又、第2レーザ光源11から射出された第2レーザビームB2は、コリメートレンズ12により平行光線とされ、ダイクロイックミラー6を透過する際、第1レーザビームB1と重畳される。そして、重畳された第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2は、集光レンズ7により集光されて、第1レーザビームB1がウィービング方向9に所定周期でウィービング(周期移動)されながら対象部材10に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。   Therefore, the first laser beam B1 emitted from the first laser light source 2 is converted into a parallel light beam by the collimating lens 3, and the reflection angle is set at a predetermined cycle by rotating the rotary mirror 4 in the rotation direction 8 at a predetermined cycle. When it is changed and guided to the dichroic mirror 6 side by the fixed mirror 5 and reflected by the dichroic mirror 6, it is superimposed on the second laser beam B2. The second laser beam B2 emitted from the second laser light source 11 is converted into a parallel light beam by the collimating lens 12, and is superimposed on the first laser beam B1 when passing through the dichroic mirror 6. Then, the superposed first laser beam B1 and second laser beam B2 are collected by the condenser lens 7, and the first laser beam B1 is weaved (periodically moved) in the weaving direction 9 at a predetermined period, and the target member. 10 is irradiated to perform desired laser processing.

第1レーザ光源2は、例えば、1つ又は複数のYAGレーザやファイバレーザ等から構成され、直接的に、又は、光ファイバ等を介して間接的にレーザ加工装置1に接続されている。又、第2レーザ光源11は、例えば、1つ又は複数の半導体レーザ(レーザダイオード等)から構成され、同じく、直接的に、又は、光ファイバ等を介して間接的にレーザ加工装置1に接続されている。   The first laser light source 2 is composed of, for example, one or a plurality of YAG lasers, fiber lasers, or the like, and is connected to the laser processing apparatus 1 directly or indirectly via an optical fiber or the like. The second laser light source 11 is composed of, for example, one or a plurality of semiconductor lasers (laser diodes or the like), and is also connected directly or indirectly to the laser processing apparatus 1 via an optical fiber or the like. Has been.

又、第1レーザ光源2から射出される第1レーザビームB1は、レーザ加工装置1の中心ビームとなるものであり、溶け込みを促進すべく、針状のキーホールを形成するために照射されるものであり、第2レーザ光源11から射出される第2レーザビームB2は、主に、溶融池の安定化のために照射されるものである。例えば、第1レーザビームB1は、1070nmの波長としており、又、第2レーザビームB2の波長は、第1レーザビームB1より短い波長、例えば、808nm、940nm、980nm等の複数の波長を有する構成としている。   The first laser beam B1 emitted from the first laser light source 2 is a central beam of the laser processing apparatus 1, and is irradiated to form a needle-like keyhole so as to promote melting. The second laser beam B2 emitted from the second laser light source 11 is irradiated mainly for stabilization of the molten pool. For example, the first laser beam B1 has a wavelength of 1070 nm, and the second laser beam B2 has a wavelength shorter than the first laser beam B1, for example, a plurality of wavelengths such as 808 nm, 940 nm, and 980 nm. It is said.

又、コリメートレンズ3、12は、各々独立してズーム動作が可能なように、第1レーザビームB1の光軸、第2レーザビームB2の光軸に沿って、その位置が移動可能である。集光レンズ7も、第1レーザビームB1の集光径、第2レーザビームB2の集光径を所望の大きさに調整可能なように、第1レーザビームB1の光軸、第2レーザビームB2の光軸に沿って、その位置が移動可能である。本発明において、第2レーザビームB2の対象部材10における集光径は、第1レーザビームB1の対象部材10における集光径より相対的に大きくすることが望ましく、そのような状態になるように、コリメートレンズ3、12、集光レンズ7等の光学系は適宜に設定されている。   Further, the collimating lenses 3 and 12 can move their positions along the optical axis of the first laser beam B1 and the optical axis of the second laser beam B2 so that the zoom operation can be independently performed. The condensing lens 7 also adjusts the optical axis of the first laser beam B1 and the second laser beam so that the condensing diameter of the first laser beam B1 and the condensing diameter of the second laser beam B2 can be adjusted to desired sizes. The position is movable along the optical axis of B2. In the present invention, the condensing diameter of the second laser beam B2 on the target member 10 is preferably relatively larger than the condensing diameter of the first laser beam B1 on the target member 10, and such a state is obtained. The optical systems such as the collimating lenses 3 and 12 and the condenser lens 7 are appropriately set.

又、ダイクロイックミラー6は、第1レーザビームB1と第2レーザビームB2を重畳するため、第1レーザビームB1を反射し、第2レーザビームB2を透過する透過・反射特性を有し、透過・反射特性の遷移域の変化が急峻なものが望ましい。   The dichroic mirror 6 has a transmission / reflection characteristic of reflecting the first laser beam B1 and transmitting the second laser beam B2 in order to superimpose the first laser beam B1 and the second laser beam B2. It is desirable that the change of the transition region of the reflection characteristic is steep.

なお、図示していないが、レーザ加工装置1には、キーホール及び溶融池が形成される対象部材10の周囲に、アルゴン等のシールドガスを供給するシールドガス供給装置が設けてあり、レーザ加工の際に対象部材10の酸化を防ぐようにしている。   Although not shown, the laser processing apparatus 1 is provided with a shield gas supply device for supplying a shield gas such as argon around the target member 10 where the keyhole and the molten pool are formed. In this case, oxidation of the target member 10 is prevented.

又、同じく図示していないが、レーザ加工装置1と対象部材10の相対位置を移動可能な駆動装置も設けてあり、対象部材10の形状に応じて、その相対位置を移動することにより、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の照射位置を任意の位置に移動し、レーザ加工の進行方向を制御して、対象部材の所望の位置を溶接可能としている。   Also, although not shown in the figure, there is also provided a drive device that can move the relative position of the laser processing apparatus 1 and the target member 10, and by moving the relative position according to the shape of the target member 10, The irradiation positions of the first laser beam B1 and the second laser beam B2 are moved to arbitrary positions, and the traveling direction of the laser processing is controlled so that a desired position of the target member can be welded.

本実施例においては、上記駆動装置を制御することにより、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しているが、更に、ウィービング方向9をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第1レーザビームB1の対象部材10における照射位置を、直線状(一次元方向)にウィービング動作している。   In this embodiment, the traveling direction of the first laser beam B1 and the second laser beam B2, that is, the traveling direction of laser processing is controlled by controlling the driving device. The weaving operation is performed in a straight line (one-dimensional direction) on the irradiation position of the first laser beam B1 on the target member 10 in the same direction as the direction of laser processing.

ここで、図2を用いて、第1レーザビームB1のウィービング動作の説明を行う。なお、図2において、実線は、第1レーザビームB1の対象部材10における集光径を示し、点線は、第2レーザビームB2の対象部材10における集光径を示している。又、図2においては、上方方向をレーザ加工の進行方向としている。   Here, the weaving operation of the first laser beam B1 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the solid line indicates the focused diameter of the first laser beam B1 on the target member 10, and the dotted line indicates the focused diameter of the second laser beam B2 on the target member 10. In FIG. 2, the upward direction is the direction of laser processing.

図2に示すように、対象部材10表面において、第2レーザビームB2の集光径は、第1レーザビームB1の集光径より大きくなるように設定されており、例えば、第1レーザビームB1の集光径は100〜200μm程度、第2レーザビームB2の集光径は750μm程度としている。   As shown in FIG. 2, the focused diameter of the second laser beam B2 is set to be larger than the focused diameter of the first laser beam B1 on the surface of the target member 10, for example, the first laser beam B1. The condensing diameter of the second laser beam B2 is about 750 μm.

そして、第1レーザビームB1と第2レーザビームB2は、基準位置(図2における0°参照)において、それらの集光径の中心位置を同軸にして照射され、第1レーザビームB1は、その中心位置をウィービング動作の中心位置として、照射位置がウィービングされている。   Then, the first laser beam B1 and the second laser beam B2 are irradiated at the reference position (see 0 ° in FIG. 2) with the central position of their condensed diameters being coaxial, and the first laser beam B1 is The irradiation position is weaved using the center position as the center position of the weaving operation.

具体的には、図1に示したレーザ加工装置1における回転ミラー4を、回動方向8に所定周期で回動させることにより、第1レーザビームB1の照射位置を、図2上における上下方向(ウィービング方向9)にウィービング動作させている。例えば、回転ミラー4を所定周期で、その角度を±1°の範囲で回動させると、図2に示すように、回転ミラー4の回転角度に応じて、第1レーザビームB1の照射位置が移動すると共にその照射形状も変化する。例えば、0°において、第1レーザビームB1のビーム形状は、第2レーザビームB2のビーム形状に同心の円形状であるが、±0.5°、±1°と角度が大きくなるに従い、ビーム形状は、そのウィービング方向9に長い楕円形状となっている。   Specifically, by rotating the rotating mirror 4 in the laser processing apparatus 1 shown in FIG. 1 in the rotation direction 8 at a predetermined cycle, the irradiation position of the first laser beam B1 is changed in the vertical direction in FIG. The weaving operation is performed in (weaving direction 9). For example, when the rotating mirror 4 is rotated in a predetermined cycle and the angle is within a range of ± 1 °, the irradiation position of the first laser beam B1 is changed according to the rotating angle of the rotating mirror 4 as shown in FIG. As it moves, its irradiation shape changes. For example, at 0 °, the beam shape of the first laser beam B1 is a circular shape concentric with the beam shape of the second laser beam B2, but as the angle increases to ± 0.5 ° and ± 1 °, the beam The shape is an ellipse shape long in the weaving direction 9.

本願発明者等の知見によれば、図3の上段のグラフに示すように、形成されたキーホールの開口径に対して、第1レーザビームB1のウィービング量を変化させた場合、ポロシティの発生個数に関しては、形成されたキーホールの開口径に対して、所定のウィービング量(下記条件における最適値は40%)以上であれば、その発生個数を0にすることができる。これは、ウィービング量の下限値を規定する条件であり、対象部材10の種類、溶接の進行速度、要求される溶込み深さ等に応じて、適宜な条件に設定され、最小値としては5%程度となる。
一方、図3の下段のグラフに示すように、形成されたキーホールの開口径に対して、第1レーザビームB1のウィービング量を変化させた場合、レーザビームが形成する溶込み深さに関しては、形成されたキーホールの開口径に対して、所定のウィービング量(同40%)までは、溶込み深さは微減するに止まり、所定のウィービング量(同40%)から100%までは、溶込み深さが徐々に減少し、ウィービング量が100%を越えると、溶込み深さが大きく減少し、所望の溶込み深さを得難い状況になる。これは、ウィービング量の上限値を規定する条件となる。
つまり、ポロシティ発生の抑制と所望の溶込み深さを両立させるには、第1レーザビームB1のウィービング量は、ウィービング停止時において、溶け込み深さが大きくなる条件(例えば、レーザビームの出力、集光径等)の第1レーザビームB1により形成されるキーホールの開口部の径の5%乃至100%の大きさ、望ましくは、40%程度の大きさが最適であった。これは、後述する他の実施例でも同様である。従って、少なくとも、第1レーザビームB1による溶込み深さができるだけ大きくなるように、第1レーザビームB1の出力、集光径等の条件を設定すると共に、生成されるキーホールの開口径の40%程度となるように、第1レーザビームB1のウィービング量を設定すればよい。又、第1レーザビームB1のウィービングの周期(周波数)も、対象部材10の種類、溶接の進行速度、要求される溶込み深さ等に応じて、適宜な条件に設定される。例えば、対象部材10をステンレス鋼、溶接の進行速度を0.4m/分とする条件の場合、ウィービングの周波数は、60Hz〜100Hz程度、ウィービング量は、0.5mm程度が良好であった。
According to the knowledge of the inventors of the present application, as shown in the upper graph of FIG. 3, when the weaving amount of the first laser beam B1 is changed with respect to the opening diameter of the formed keyhole, the generation of porosity is caused. With respect to the number, the generated number can be reduced to 0 if the amount is not less than a predetermined weaving amount (the optimum value under the following conditions is 40%) with respect to the opening diameter of the formed keyhole. This is a condition that defines a lower limit value of the weaving amount, and is set to an appropriate condition according to the type of the target member 10, the progress of welding, the required penetration depth, and the like, and the minimum value is 5 %.
On the other hand, as shown in the lower graph of FIG. 3, when the weaving amount of the first laser beam B1 is changed with respect to the opening diameter of the formed keyhole, the penetration depth formed by the laser beam is as follows. The depth of penetration is only slightly reduced until the predetermined weaving amount (40%) with respect to the opening diameter of the formed keyhole, and from the predetermined weaving amount (40%) to 100%, When the penetration depth is gradually reduced and the weaving amount exceeds 100%, the penetration depth is greatly reduced, and it becomes difficult to obtain a desired penetration depth. This is a condition that defines the upper limit of the weaving amount.
In other words, in order to achieve both suppression of porosity generation and a desired penetration depth, the weaving amount of the first laser beam B1 is set under conditions that increase the penetration depth when the weaving is stopped (for example, laser beam output, concentration). The diameter of the opening of the keyhole formed by the first laser beam B1 (light diameter, etc.) is 5% to 100%, preferably about 40%. This is the same in other embodiments described later. Therefore, conditions such as the output of the first laser beam B1, the focused diameter, etc. are set so that the depth of penetration by the first laser beam B1 is as large as possible, and the opening diameter of the generated keyhole is set to 40. What is necessary is just to set the weaving amount of 1st laser beam B1 so that it may become about%. The weaving period (frequency) of the first laser beam B1 is also set to an appropriate condition according to the type of the target member 10, the welding speed, the required penetration depth, and the like. For example, when the target member 10 is stainless steel and the welding speed is 0.4 m / min, the weaving frequency is about 60 Hz to 100 Hz and the weaving amount is about 0.5 mm.

次に、上記ウィービング動作に伴う作用、効果について、図4を用いて説明する。
図4(a)に示すように、対象部材である下板10aと上板10bを重ね溶接する場合、下板10aと上板10bの間に生じるギャップ10cは避けることができない。なお、ここでも、理解しやすくするため、ギャップ10cの厚さを誇張して大きく図示している。
Next, actions and effects associated with the weaving operation will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4A, when the lower plate 10a and the upper plate 10b, which are target members, are overlap-welded, the gap 10c generated between the lower plate 10a and the upper plate 10b cannot be avoided. Also here, for the sake of easy understanding, the thickness of the gap 10c is greatly exaggerated.

対象部材10を溶接する際には、第1レーザビームB1、第2レーザビームB2を溶接の進行方向13に移動させながら溶接を行う。このとき、上板10bの上方側から第1レーザビームB1、第2レーザビームB2を照射して、第1レーザビームB1によりキーホール14を形成すると共に、第2レーザビームB2によりキーホール14の周囲に溶融池16を形成している。本実施例においては、第1レーザビームB1を、進行方向13と同じ方向のウィービング方向9に、所定周期でウィービング動作しているため、図4(a)の実線で示すキーホール14のように、実質的なキーホール14の径を拡大すると共に安定的に開口することが可能となる。参考のため、ウィービングが無い状態を点線のキーホール15として図示している。   When welding the target member 10, welding is performed while moving the first laser beam B <b> 1 and the second laser beam B <b> 2 in the welding traveling direction 13. At this time, the first laser beam B1 and the second laser beam B2 are irradiated from the upper side of the upper plate 10b to form the keyhole 14 by the first laser beam B1, and the keyhole 14 is formed by the second laser beam B2. A molten pool 16 is formed around the periphery. In the present embodiment, the first laser beam B1 is weaving at a predetermined cycle in the weaving direction 9 that is the same as the traveling direction 13, so that the keyhole 14 indicated by the solid line in FIG. The substantial diameter of the keyhole 14 can be enlarged and the opening can be stably performed. For reference, a state without weaving is shown as a dotted keyhole 15.

この状況を更に詳細に説明すると、例えば、図4(b)に示すように、溶接の進行に伴い、第1レーザビームB1aの照射時のある瞬間に、従来と同様な気泡17がキーホール15aの下方側に形成されたとしても、図4(c)に示すように、次の瞬間には、ウィービング動作により後方側へ移動した第1レーザビームB1bの照射と共にキーホール15bも後方側へ移動して、形成された気泡17がキーホール15bに吸収されることになる。つまり、ウィービング動作により移動したキーホールにより、気泡17が強制的に吸収(排除)されて、進行方向13の後方に気泡17を残留させることが無いようにしている。特に、前述したように、重ね溶接においては、ギャップ10cの存在により、その近傍において、キーホールが不安定となり、気泡17が残留して、ポロシティとなることが多いが、本実施例のように、第1レーザビームB1をウィービングさせることにより、気泡の残留を防止し、その結果、ポロシティの生成を防止することができる。   This situation will be described in more detail. For example, as shown in FIG. 4B, at the moment when the first laser beam B1a is irradiated with the progress of welding, the bubble 17 similar to the conventional one is formed in the keyhole 15a. 4b, as shown in FIG. 4 (c), at the next moment, the keyhole 15b moves rearward together with the irradiation of the first laser beam B1b moved rearward by the weaving operation. Thus, the formed bubbles 17 are absorbed by the keyhole 15b. That is, the bubble 17 is forcibly absorbed (excluded) by the keyhole moved by the weaving operation so that the bubble 17 does not remain behind in the traveling direction 13. In particular, as described above, in the lap welding, due to the presence of the gap 10c, the keyhole becomes unstable in the vicinity thereof, and the bubbles 17 remain, often resulting in porosity. By weaving the first laser beam B1, bubbles can be prevented from remaining, and as a result, generation of porosity can be prevented.

図5は、図4の状況を実際に確認するため、溶接時におけるキーホールの形成状況を、時間を追ってX線により観測した断面写真である。なお、(1)→(2)→(3)は従来法で行ったものあり、(4)→(5)→(6)は、本発明の方法で行ったものである。これらの溶接条件は、総レーザパワー(第1レーザビームB1と第2レーザビームB2の出力の和)を5kW、溶接の進行速度を0.4m/分、対象部材を1枚の平板のステンレス鋼(SUS304)、シールドガスをアルゴン(Ar)としており、ウィービング条件を、その周波数を60Hz、その量を0.5mmとしており、ウィービングの有無以外は同条件で溶接を行っている。   FIG. 5 is a cross-sectional photograph in which the formation of keyholes during welding is observed with X-rays over time in order to actually confirm the situation of FIG. Note that (1) → (2) → (3) is performed by the conventional method, and (4) → (5) → (6) is performed by the method of the present invention. These welding conditions are: total laser power (sum of outputs of the first laser beam B1 and the second laser beam B2) is 5 kW, the welding speed is 0.4 m / min, and the target member is a single flat plate stainless steel. (SUS304), the shielding gas is argon (Ar), the weaving conditions are 60 Hz, the amount is 0.5 mm, and welding is performed under the same conditions except for the presence or absence of weaving.

図5の(1)→(2)→(3)に示すように、従来法においては、溶接時におけるキーホールの進行(溶接の進行)に伴い、気泡が形成されると共に進行方向後方側に残留されて、ポロシティとなる様子がわかる。これに対して、本発明の方法では、図5の(4)→(5)→(6)に示すように、溶接時におけるキーホールの進行に伴い、ある瞬間、気泡が形成されてはいるが、次の瞬間には、進行方向後方側に残された気泡が、ウィービングにより後方に移動したキーホールに再び吸収されて、気泡として残留することはなく、ポロシティの生成が防止できることがわかる。   As shown in (1) → (2) → (3) of FIG. 5, in the conventional method, bubbles are formed along with the progression of the keyhole during welding (progress of welding) and on the rear side in the traveling direction. You can see how it remains and becomes porosity. On the other hand, in the method of the present invention, as shown in FIG. 5 (4) → (5) → (6), bubbles are formed at a certain moment as the keyhole advances during welding. However, at the next moment, the bubbles left behind in the traveling direction are absorbed again by the keyhole moved backward by the weaving and do not remain as bubbles, and it can be seen that the generation of porosity can be prevented.

本発明の効果を、重ね溶接において確認するため、放射線透過(RT:Radiography Test)検査により、X線等を用いて内部欠陥を検査したものが図6である。ここでも、従来法との比較を行っている。なお、ここでの溶接条件は、総レーザパワーを4kW、溶接の進行速度を4m/分、対象部材を厚さ2mmのアルミニウム(A6061)の平板を2枚重ねたものとしており、ウィービング条件を、その周波数を80Hz、回転ミラー4の回転角度を±0.6°としており、ウィービングの有無以外は同条件で溶接を行っている。   In order to confirm the effect of the present invention in lap welding, FIG. 6 shows an inspection of internal defects using X-rays or the like by radiation transmission (RT) inspection. Again, a comparison is made with the conventional method. The welding conditions here are 4 kW in total laser power, 4 m / min of the welding progress speed, and the target member is a stack of two aluminum (A6061) flat plates with a thickness of 2 mm. The frequency is 80 Hz, the rotation angle of the rotating mirror 4 is ± 0.6 °, and welding is performed under the same conditions except for the presence or absence of weaving.

図6に示す断面マクロ(1)及びRT検査結果(2)からわかるように、従来法の溶接では、多数のポロシティが形成されている。特に、従来法では、上板が2mm以上の厚さなると、より顕著に発生していた。これに対して、図6に示す断面マクロ(3)及びRT検査結果(4)からわかるように、本発明の方法では、ポロシティが全く生成されていないことがわかり、本発明の有効性が確認できた。なお、図6に示すRT検査結果(4)には、溶接部分がわかるように、点線を付してある。   As can be seen from the cross-sectional macro (1) and the RT inspection result (2) shown in FIG. 6, in the conventional welding, a large number of porosity is formed. In particular, in the conventional method, when the upper plate has a thickness of 2 mm or more, it occurs more remarkably. On the other hand, as can be seen from the cross-sectional macro (3) and the RT inspection result (4) shown in FIG. 6, it can be seen that no porosity is generated in the method of the present invention, confirming the effectiveness of the present invention. did it. In addition, the RT inspection result (4) shown in FIG. 6 is attached with a dotted line so that the welded portion can be seen.

このように、本発明においては、上述したような制御下でレーザ加工を行うことにより、溶込み深さを維持しつつ、実質的なキーホール径を拡大することができ、その結果、キーホールの不安定崩壊を抑制して、ポロシティの残留による溶接欠陥の発生を防止することができる。又、本発明は、対象部材を、重ね合わせた部材(例えば、図4に示す下板10a、上板10b)とする場合に、特に有用となる。   Thus, in the present invention, by performing laser processing under the control as described above, the substantial keyhole diameter can be enlarged while maintaining the penetration depth, and as a result, the keyhole It is possible to prevent the occurrence of welding defects due to residual porosity. In addition, the present invention is particularly useful when the target member is a superposed member (for example, the lower plate 10a and the upper plate 10b shown in FIG. 4).

なお、本実施例において、第1レーザビームB1のウィービング方向9は、レーザ加工の進行方向13と同じ方向としているが、更に、レーザ加工の進行方向13と異なる少なくとも1つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加するようにしてもよい(第2周期移動手段)。例えば、固定ミラー5を回転ミラー4とは異なる方向の回動軸を持つ回転ミラーに変更することにより、第1レーザビームB1のウィービング方向を2次元方向にウィービング動作するようにしてもよい。この場合、制御が複雑になるが、第1レーザビームB1のウィービングの軌跡を円状、楕円状とすることもできる。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第1レーザビームB1の対象部材10における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状のレーザ加工に対応することができる。   In the present embodiment, the weaving direction 9 of the first laser beam B1 is the same direction as the laser processing advance direction 13, but is further predetermined in at least one direction different from the laser processing advance direction 13. A period and a predetermined amount of weaving operation may be added (second period moving means). For example, the weaving operation of the first laser beam B1 may be performed in a two-dimensional direction by changing the fixed mirror 5 to a rotating mirror having a rotation axis in a direction different from that of the rotating mirror 4. In this case, although the control becomes complicated, the weaving trajectory of the first laser beam B1 can be circular or elliptical. Accordingly, the irradiation position of the first laser beam B1 on the target member 10 can be weaved in an arbitrary direction with respect to the progress direction of the laser processing, and the laser processing with a complicated shape can be dealt with.

図7は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図である。なお、図7においては、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 7 is a schematic view showing another example of the embodiment of the laser processing apparatus according to the present invention. In FIG. 7, the same components as those of the laser processing apparatus shown in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図7に示すように、本実施例のレーザ加工装置21は、第2レーザビームB2の光学系は上記実施例1(図1)と同等の構成であるが、第1レーザビームB1の光学系としては、第1レーザビームB1を射出する第1レーザ光源2と、射出された第1レーザビームB1を平行光線にするコリメートレンズ3と、第1レーザビームB1を反射すると共に、図示しない移動装置等により所定周期で平行移動(スライド)することにより、第1レーザビームB1の光路を所定周期で平行移動する平行移動ミラー22(第1周期移動手段)と、第1レーザビームB1を反射する固定ミラー5と、第1レーザビームB1を反射し、第2レーザビームB2を透過するダイクロイックミラー6と、平行光線の第1レーザビームB1を集光する集光レンズ7を有している。   As shown in FIG. 7, in the laser processing apparatus 21 of the present embodiment, the optical system of the second laser beam B2 has the same configuration as that of the first embodiment (FIG. 1), but the optical system of the first laser beam B1. The first laser light source 2 that emits the first laser beam B1, the collimator lens 3 that makes the emitted first laser beam B1 a parallel beam, the first laser beam B1 and a moving device (not shown) By parallel translation (sliding) with a predetermined period by, for example, a parallel movement mirror 22 (first period moving means) that translates the optical path of the first laser beam B1 with a predetermined period, and a fixed that reflects the first laser beam B1. A mirror 5, a dichroic mirror 6 that reflects the first laser beam B 1 and transmits the second laser beam B 2, and a condensing lens 7 that condenses the first laser beam B 1 of parallel rays. It is.

従って、第1レーザ光源2から射出された第1レーザビームB1は、コリメートレンズ3により平行光線とされ、平行移動ミラー22を平行移動方向23に所定周期で平行移動させることにより光路が所定周期で平行移動され、固定ミラー5によりダイクロイックミラー6側へ導かれ、ダイクロイックミラー6により反射される際、第2レーザビームB2と重畳される。そして、重畳された第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2は、集光レンズ7により集光されて、第1レーザビームB1がウィービング方向24に所定周期でウィービング(周期移動)されながら対象部材10に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。   Accordingly, the first laser beam B1 emitted from the first laser light source 2 is converted into a parallel light beam by the collimating lens 3, and the optical path is changed at a predetermined period by translating the translation mirror 22 in the translation direction 23 at a predetermined period. When translated, guided to the dichroic mirror 6 side by the fixed mirror 5, and reflected by the dichroic mirror 6, it is superimposed on the second laser beam B2. Then, the superimposed first laser beam B1 and second laser beam B2 are collected by the condenser lens 7, and the first laser beam B1 is weaved (periodically moved) in the weaving direction 24 at a predetermined cycle, while the target member is 10 is irradiated to perform desired laser processing.

実施例1と同様に、本実施例においても、駆動装置を制御することにより、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しており、更に、ウィービング方向24をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第1レーザビームB1の対象部材10における照射位置を、直線状(一次元方向)にウィービング動作している。   Similar to the first embodiment, in this embodiment, the driving direction of the first laser beam B1 and the second laser beam B2, that is, the laser processing progress direction is controlled by controlling the driving device. The weaving direction 24 is set to the same direction as the laser processing progressing direction, and the irradiation position of the first laser beam B1 on the target member 10 is linearly (one-dimensional direction).

なお、第1レーザビームB1のウィービング方向24は、レーザ加工の進行方向と同じ方向でもよいが、更に、レーザ加工の進行方向と異なる少なくとも1つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加するようにしてもよい(第2周期移動手段)。例えば、平行移動ミラー22とは異なる方向(例えば、平行移動方向23に垂直な方向)に平行移動する他の平行移動ミラーを設けることにより、第1レーザビームB1のウィービング方向を2次元方向(例えば、円状、楕円状)にウィービング動作してもよい。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第1レーザビームB1の対象部材10における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状のレーザ加工に対応することができる。   The weaving direction 24 of the first laser beam B1 may be the same direction as the laser processing progress direction, but further, at least one direction different from the laser processing progress direction in a predetermined period and a predetermined amount of weaving operation. May be added (second period moving means). For example, by providing another translation mirror that translates in a direction different from the translation mirror 22 (for example, a direction perpendicular to the translation direction 23), the weaving direction of the first laser beam B1 is set in a two-dimensional direction (eg, , Circular or elliptical). This makes it possible to weave the irradiation position of the first laser beam B1 on the target member 10 in an arbitrary direction with respect to the direction of laser processing, and it is possible to cope with laser processing of a complicated shape.

図8は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図である。なお、図8においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 8 is a schematic view showing another example of the embodiment of the laser processing apparatus according to the present invention. In FIG. 8 as well, the same components as those of the laser processing apparatus shown in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図8に示すように、本実施例のレーザ加工装置31は、第2レーザビームB2の光学系は上記実施例1(図1)と同等の構成であるが、第1レーザビームB1の光学系として、第1レーザビームB1を射出すると共に、入射平面上での入射位置を所定周期で平行移動させる平行移動手段(第1周期移動手段)を有する第1レーザ光源32と、射出された第1レーザビームB1を平行光線にするコリメートレンズ3と、第1レーザビームB1を反射する固定ミラー33と、第1レーザビームB1を反射する固定ミラー5と、第1レーザビームB1を反射し、第2レーザビームB2を透過するダイクロイックミラー6と、平行光線の第1レーザビームB1を集光する集光レンズ7を有している。例えば、第1レーザビームB1の入射位置を移動する際、第1レーザ光源32が光ファイバを用いてレーザ加工装置31と接続されている場合には、光ファイバの接続位置を平行移動方向34に移動すればよい。なお、第1レーザ光源32のレーザ光源部分の構成は、実施例1で説明した第1レーザ光源2と同等のものでよい。   As shown in FIG. 8, in the laser processing apparatus 31 of the present embodiment, the optical system of the second laser beam B2 has the same configuration as that of the first embodiment (FIG. 1), but the optical system of the first laser beam B1. And a first laser light source 32 having parallel movement means (first period movement means) that emits the first laser beam B1 and translates the incident position on the incident plane in a predetermined cycle, and the emitted first laser beam B1. A collimating lens 3 that converts the laser beam B1 into parallel rays, a fixed mirror 33 that reflects the first laser beam B1, a fixed mirror 5 that reflects the first laser beam B1, and a second laser beam that reflects the first laser beam B1. A dichroic mirror 6 that transmits the laser beam B2 and a condensing lens 7 that condenses the parallel first laser beam B1 are provided. For example, when moving the incident position of the first laser beam B1, if the first laser light source 32 is connected to the laser processing apparatus 31 using an optical fiber, the connection position of the optical fiber is set in the parallel movement direction 34. Just move. The configuration of the laser light source portion of the first laser light source 32 may be the same as that of the first laser light source 2 described in the first embodiment.

従って、第1レーザ光源32から射出された第1レーザビームB1は、その入射位置を平行移動方向34に所定周期で平行移動させることにより光路が所定周期で平行移動され、コリメートレンズ3により平行光線とされ、固定ミラー33及び固定ミラー5によりダイクロイックミラー6側へ導かれ、ダイクロイックミラー6により反射される際、第2レーザビームB2と重畳される。そして、重畳された第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2は、集光レンズ7により集光されて、第1レーザビームB1がウィービング方向35に所定周期でウィービングされながら対象部材10に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。   Therefore, the optical path of the first laser beam B1 emitted from the first laser light source 32 is translated in a predetermined cycle by translating the incident position in the parallel movement direction 34 in a predetermined cycle. When the light is guided to the dichroic mirror 6 side by the fixed mirror 33 and the fixed mirror 5 and reflected by the dichroic mirror 6, it is superimposed on the second laser beam B2. Then, the superimposed first laser beam B1 and second laser beam B2 are collected by the condenser lens 7, and the target member 10 is irradiated while the first laser beam B1 is weaved in the weaving direction 35 at a predetermined period. Thus, desired laser processing is performed.

実施例1と同様に、本実施例においても、駆動装置を制御することにより、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しており、更に、ウィービング方向35をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第1レーザビームB1の対象部材10における照射位置を、直線状(一次元方向)にウィービング動作している。   Similar to the first embodiment, in this embodiment, the driving direction of the first laser beam B1 and the second laser beam B2, that is, the laser processing progress direction is controlled by controlling the driving device. The weaving direction 35 is set to the same direction as the laser processing progressing direction, and the irradiation position of the first laser beam B1 on the target member 10 is linearly (one-dimensional direction).

なお、第1レーザビームB1のウィービング方向35は、レーザ加工の進行方向と同じ方向でもよいが、更に、レーザ加工の進行方向と異なる少なくとも1つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加してもよい(第2周期移動手段)。例えば、第1レーザビームB1の入射位置を平行移動方向34とは異なる方向(例えば、平行移動方向34に垂直な方向)に移動することにより、第1レーザビームB1のウィービング方向を2次元方向(例えば、円状、楕円状)にウィービング動作してもよい。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第1レーザビームB1の対象部材10における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状のレーザ加工に対応することができる。   Note that the weaving direction 35 of the first laser beam B1 may be the same direction as the laser processing progress direction, but further, at least one direction different from the laser processing progress direction in a predetermined period and a predetermined amount of weaving operation. May be added (second period moving means). For example, by moving the incident position of the first laser beam B1 in a direction different from the translation direction 34 (for example, a direction perpendicular to the translation direction 34), the weaving direction of the first laser beam B1 is changed to a two-dimensional direction ( For example, the weaving operation may be performed in a circular or elliptical shape. Accordingly, the irradiation position of the first laser beam B1 on the target member 10 can be weaved in an arbitrary direction with respect to the progress direction of the laser processing, and the laser processing with a complicated shape can be dealt with.

図9は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図であり、実施例1(図1)の変形例に相当する。なお、図9においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 9 is a schematic view showing another example of the embodiment of the laser processing apparatus according to the present invention, and corresponds to a modification of Example 1 (FIG. 1). In FIG. 9 as well, the same components as those of the laser processing apparatus shown in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

本実施例のレーザ加工装置41は、実施例1(図1)に示したレーザ加工装置1では、第1レーザビームB1のみをウィービングする構成であったのに対して、第2レーザビームB2もウィービングする構成としたものである。   The laser processing apparatus 41 of the present embodiment is configured to weave only the first laser beam B1 in the laser processing apparatus 1 shown in the embodiment 1 (FIG. 1), but the second laser beam B2 is also used. It has a configuration for weaving.

具体的には、本実施例のレーザ加工装置41は、第1レーザビームB1の光学系は上記実施例1(図1)と同等の構成であるが、第1レーザビームB1とは波長が異なる第2レーザビームB2の光学系として、第2レーザビームB2を射出する第2レーザ光源11と、射出された第2レーザビームB2を平行光線にするコリメートレンズ12と、第2レーザビームB2を反射すると共に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第2レーザビームB2の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー42(第3周期移動手段)と、第2レーザビームB2は透過し、第1レーザビームB1を反射するダイクロイックミラー6と、平行光線の第2レーザビームB2を集光する集光レンズ7を有している。   Specifically, in the laser processing apparatus 41 of the present embodiment, the optical system of the first laser beam B1 has the same configuration as that of the first embodiment (FIG. 1), but the wavelength is different from that of the first laser beam B1. As an optical system of the second laser beam B2, a second laser light source 11 that emits the second laser beam B2, a collimator lens 12 that makes the emitted second laser beam B2 a parallel beam, and the second laser beam B2 are reflected. At the same time, the rotation angle is changed at a predetermined cycle by a motor or the like (not shown) to change the reflection angle of the second laser beam B2 at a predetermined cycle, and the second laser beam B2. Includes a dichroic mirror 6 that transmits and reflects the first laser beam B1, and a condenser lens 7 that condenses the second laser beam B2 of parallel rays.

従って、第2レーザ光源11から射出された第2レーザビームB2は、コリメートレンズ12により平行光線とされ、回転ミラー42を回動方向43に所定周期で回動させることにより反射角度が所定周期で変更され、ダイクロイックミラー6を透過する際、第1レーザビームB1と重畳される。そして、重畳された第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2は、集光レンズ7により集光されて、第1レーザビームB1はウィービング方向9に、第2レーザビームB2はウィービング方向44に、所定周期でウィービングされながら対象部材10に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。つまり、本実施例のレーザ加工装置41は、第1レーザビームB1の光学系及び第2レーザビームB2の光学系の各々に、ウィービング機能を有する構成である。   Therefore, the second laser beam B2 emitted from the second laser light source 11 is converted into a parallel light beam by the collimating lens 12, and the reflection angle is set to a predetermined cycle by rotating the rotating mirror 42 in the rotation direction 43 at a predetermined cycle. When it is changed and transmitted through the dichroic mirror 6, it is superimposed on the first laser beam B1. Then, the superimposed first laser beam B1 and second laser beam B2 are collected by the condenser lens 7, and the first laser beam B1 is in the weaving direction 9 and the second laser beam B2 is in the weaving direction 44. The target member 10 is irradiated while being weaved at a predetermined period, and desired laser processing is performed. That is, the laser processing apparatus 41 of the present embodiment has a configuration in which each of the optical system of the first laser beam B1 and the optical system of the second laser beam B2 has a weaving function.

実施例1と同様に、本実施例においても、駆動装置を制御することにより、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しており、更に、ウィービング方向9、44をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の対象部材10における照射位置を、直線状(一次元方向)にウィービング動作している。又、第2レーザビームB2は、第1レーザビームB1のウィービングと同期してウィービング動作することが望ましく、第2レーザビームB2のウィービング量は、第1レーザビームB1のウィービング量に比例した量としている。   Similar to the first embodiment, in this embodiment, the driving direction of the first laser beam B1 and the second laser beam B2, that is, the laser processing progress direction is controlled by controlling the driving device. The weaving directions 9 and 44 are set to the same direction as the laser processing progressing direction, and the irradiation positions of the first laser beam B1 and the second laser beam B2 on the target member 10 are linearly (one-dimensional direction) weaving operation. . Further, it is desirable that the second laser beam B2 performs a weaving operation in synchronization with the weaving of the first laser beam B1, and the weaving amount of the second laser beam B2 is an amount proportional to the weaving amount of the first laser beam B1. Yes.

なお、第2レーザビームB2のウィービング方向44は、レーザ加工の進行方向と同じ方向でもよいが、更に、レーザ加工の進行方向と異なる少なくとも1つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加してもよい(第4周期移動手段)。例えば、回転ミラー42とは異なる方向の回動軸を持つ回転ミラーを追加することにより、第2レーザビームB2のウィービング方向を2次元方向(例えば、円状、楕円状)にウィービング動作してもよい。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の対象部材10における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状のレーザ加工に対応することができる。   Note that the weaving direction 44 of the second laser beam B2 may be the same direction as the laser processing progress direction, but further, at least one direction different from the laser processing progress direction in a predetermined period and a predetermined amount of weaving operation. May be added (fourth period moving means). For example, by adding a rotating mirror having a rotation axis in a direction different from that of the rotating mirror 42, the weaving direction of the second laser beam B2 may be weaved in a two-dimensional direction (for example, circular or elliptical). Good. This makes it possible to weave the irradiation positions of the first laser beam B1 and the second laser beam B2 on the target member 10 in an arbitrary direction with respect to the direction of laser processing, and cope with laser processing of a complicated shape. Can do.

図10は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図であり、実施例2(図7)の変形例に相当する。なお、図10においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 10 is a schematic diagram showing another example of the embodiment of the laser processing apparatus according to the present invention, and corresponds to a modification of Example 2 (FIG. 7). In FIG. 10 as well, the same components as those of the laser processing apparatus shown in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

本実施例のレーザ加工装置51は、実施例2(図7)に示したレーザ加工装置21では、第1レーザビームB1のみをウィービングする構成であったのに対して、第2レーザビームB2もウィービングする構成としたものである。   The laser processing apparatus 51 of the present embodiment is configured to weave only the first laser beam B1 in the laser processing apparatus 21 shown in the embodiment 2 (FIG. 7), but the second laser beam B2 is also used. It has a configuration for weaving.

具体的には、本実施例のレーザ加工装置51は、第1レーザビームB1の光学系は上記実施例1(図1)と同等の構成であるが、第1レーザビームB1とは波長が異なる第2レーザビームB2の光学系として、第2レーザビームB2を射出する第2レーザ光源11と、射出された第2レーザビームB2を平行光線にするコリメートレンズ12と、第2レーザビームB2を反射すると共に、図示しない移動装置等により所定周期で平行移動(スライド)することにより、第2レーザビームB2の光路を所定周期で平行移動する平行移動ミラー52(第3周期移動手段)と、第2レーザビームB2は透過し、第1レーザビームB1を反射するダイクロイックミラー6と、平行光線の第2レーザビームB2を集光する集光レンズ7とを有している。   Specifically, in the laser processing apparatus 51 of the present embodiment, the optical system of the first laser beam B1 has the same configuration as that of the first embodiment (FIG. 1), but the wavelength is different from that of the first laser beam B1. As an optical system of the second laser beam B2, a second laser light source 11 that emits the second laser beam B2, a collimator lens 12 that makes the emitted second laser beam B2 a parallel beam, and the second laser beam B2 are reflected. At the same time, a translation mirror 52 (third period movement means) that translates the optical path of the second laser beam B2 in a predetermined cycle by moving (sliding) in a predetermined cycle by a moving device (not shown) and the like, The laser beam B2 is transmitted, and includes a dichroic mirror 6 that reflects the first laser beam B1, and a condenser lens 7 that condenses the parallel second laser beam B2.

従って、第2レーザ光源11から射出された第2レーザビームB2は、コリメートレンズ12により平行光線とされ、平行移動ミラー52を平行移動方向53に所定周期で平行移動させることにより光路が所定周期で平行移動され、ダイクロイックミラー6を透過する際、第1レーザビームB1と重畳される。そして、重畳された第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2は、集光レンズ7により集光されて、第1レーザビームB1はウィービング方向24に、第2レーザビームB2はウィービング方向54に、所定周期でウィービングされながら対象部材10に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。つまり、本実施例のレーザ加工装置51は、第1レーザビームB1の光学系及び第2レーザビームB2の光学系の各々に、ウィービング機能を有する構成である。   Accordingly, the second laser beam B2 emitted from the second laser light source 11 is converted into a parallel light beam by the collimating lens 12, and the optical path is changed at a predetermined cycle by moving the parallel movement mirror 52 in the parallel movement direction 53 at a predetermined cycle. When translated and transmitted through the dichroic mirror 6, it is superimposed on the first laser beam B1. Then, the superimposed first laser beam B1 and second laser beam B2 are condensed by the condenser lens 7, and the first laser beam B1 is in the weaving direction 24 and the second laser beam B2 is in the weaving direction 54. The target member 10 is irradiated while being weaved at a predetermined period, and desired laser processing is performed. That is, the laser processing apparatus 51 of the present embodiment has a configuration in which each of the optical system of the first laser beam B1 and the optical system of the second laser beam B2 has a weaving function.

実施例1と同様に、本実施例においても、駆動装置を制御することにより、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しており、更に、ウィービング方向24、54をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の対象部材10における照射位置を、直線状(一次元方向)にウィービング動作している。又、第2レーザビームB2は、第1レーザビームB1のウィービングと同期してウィービング動作することが望ましく、第2レーザビームB2のウィービング量は、第1レーザビームB1のウィービング量に比例した量としている。   Similar to the first embodiment, in this embodiment, the driving direction of the first laser beam B1 and the second laser beam B2, that is, the laser processing progress direction is controlled by controlling the driving device. The weaving directions 24 and 54 are set to the same direction as the laser processing progression direction, and the irradiation positions of the first laser beam B1 and the second laser beam B2 on the target member 10 are linearly (one-dimensional direction). . Further, it is desirable that the second laser beam B2 performs a weaving operation in synchronization with the weaving of the first laser beam B1, and the weaving amount of the second laser beam B2 is an amount proportional to the weaving amount of the first laser beam B1. Yes.

なお、第2レーザビームB2のウィービング方向54は、レーザ加工の進行方向と同じ方向でもよいが、更に、レーザ加工の進行方向と異なる少なくとも1つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加してもよい(第4周期移動手段)。例えば、平行移動ミラー52とは異なる方向(例えば、平行移動方向53に垂直な方向)に平行移動する他の平行移動ミラーを設けることにより、第2レーザビームB2のウィービング方向を2次元方向(例えば、円状、楕円状)にウィービング動作してもよい。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の対象部材10における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状の加工に対応することができる。   The weaving direction 54 of the second laser beam B2 may be the same direction as the laser processing progress direction, but in addition, at least one direction different from the laser processing progress direction in a predetermined period and a predetermined amount of weaving operation. May be added (fourth period moving means). For example, by providing another translation mirror that translates in a direction different from the translation mirror 52 (for example, a direction perpendicular to the translation direction 53), the weaving direction of the second laser beam B2 is changed to a two-dimensional direction (eg, , Circular or elliptical). As a result, the irradiation positions of the first laser beam B1 and the second laser beam B2 on the target member 10 can be weaved in an arbitrary direction with respect to the progress direction of the laser processing, and it is possible to cope with processing of complicated shapes. it can.

図11は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図であり、実施例3(図8)の変形例に相当する。なお、図11においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 11 is a schematic diagram showing another example of the embodiment of the laser processing apparatus according to the present invention, and corresponds to a modification of Example 3 (FIG. 8). In FIG. 11 as well, the same components as those of the laser processing apparatus shown in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

本実施例のレーザ加工装置61は、実施例3(図8)に示したレーザ加工装置31では、第1レーザビームB1のみをウィービングする構成であったのに対して、第2レーザビームB2もウィービングする構成としたものである。   The laser processing apparatus 61 of the present embodiment is configured to weave only the first laser beam B1 in the laser processing apparatus 31 shown in the embodiment 3 (FIG. 8), but the second laser beam B2 is also used. It has a configuration for weaving.

具体的には、本実施例のレーザ加工装置61は、第1レーザビームB1の光学系は上記実施例1(図1)と同等の構成であるが、第1レーザビームB1とは波長が異なる第2レーザビームB2の光学系として、第2レーザビームB2を射出すると共に、入射平面上での入射位置を所定周期で平行移動させる平行移動手段(第3周期移動手段)を有する第2レーザ光源62と、射出された第2レーザビームB2を平行光線にするコリメートレンズ12と、第2レーザビームB2は透過し、第1レーザビームB1を反射するダイクロイックミラー6と、平行光線の第2レーザビームB2を集光する集光レンズ7を有している。例えば、第2レーザビームB2の入射位置を移動する際、第2レーザ光源62が光ファイバを用いてレーザ加工装置61と接続されている場合には、光ファイバの接続位置を平行移動方向63に移動すればよい。なお、第2レーザ光源62のレーザ光源部分の構成は、実施例1で説明した第2レーザ光源11と同等のものでよい。   Specifically, in the laser processing apparatus 61 of the present embodiment, the optical system of the first laser beam B1 has the same configuration as that of the first embodiment (FIG. 1), but the wavelength is different from that of the first laser beam B1. As an optical system for the second laser beam B2, a second laser light source having a parallel moving means (third periodic moving means) that emits the second laser beam B2 and translates the incident position on the incident plane in a predetermined cycle. 62, a collimating lens 12 that converts the emitted second laser beam B2 into parallel rays, a dichroic mirror 6 that transmits the second laser beam B2 and reflects the first laser beam B1, and a parallel second laser beam. It has the condensing lens 7 which condenses B2. For example, when moving the incident position of the second laser beam B2, if the second laser light source 62 is connected to the laser processing apparatus 61 using an optical fiber, the connection position of the optical fiber is set to the parallel movement direction 63. Just move. The configuration of the laser light source portion of the second laser light source 62 may be the same as that of the second laser light source 11 described in the first embodiment.

従って、第2レーザ光源62から射出された第2レーザビームB2は、その入射位置を平行移動方向63に所定周期で平行移動させることにより光路がウィービングされ、コリメートレンズ12により平行光線とされ、ダイクロイックミラー6を透過し、第1レーザビームB1と重畳される。そして、重畳された第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2は、集光レンズ7により集光されて、第1レーザビームB1はウィービング方向35に、第2レーザビームB2はウィービング方向64に、所定周期でウィービングされながら対象部材10に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。つまり、本実施例のレーザ加工装置61は、第1レーザビームB1の光学系及び第2レーザビームB2の光学系の各々に、ウィービング機能を有する構成である。   Accordingly, the optical path of the second laser beam B2 emitted from the second laser light source 62 is weaved by translating the incident position in the parallel movement direction 63 at a predetermined period, and is converted into parallel rays by the collimator lens 12. The light passes through the mirror 6 and is superimposed on the first laser beam B1. Then, the superimposed first laser beam B1 and second laser beam B2 are collected by the condenser lens 7, the first laser beam B1 is in the weaving direction 35, and the second laser beam B2 is in the weaving direction 64. The target member 10 is irradiated while being weaved at a predetermined period, and desired laser processing is performed. That is, the laser processing apparatus 61 of the present embodiment is configured to have a weaving function in each of the optical system of the first laser beam B1 and the optical system of the second laser beam B2.

実施例1と同様に、本実施例においても、駆動装置を制御することにより、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の進行方向、即ち、レーザ加工の進行方向を制御しており、更に、ウィービング方向35、64をレーザ加工の進行方向と同じ方向として、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の対象部材10における照射位置を、直線状(一次元方向)にウィービング動作している。又、第2レーザビームB2は、第1レーザビームB1のウィービングと同期してウィービング動作することが望ましく、第2レーザビームB2のウィービング量は、第1レーザビームB1のウィービング量に比例した量としている。   Similar to the first embodiment, in this embodiment, the driving direction of the first laser beam B1 and the second laser beam B2, that is, the laser processing progress direction is controlled by controlling the driving device. The weaving directions 35 and 64 are set to the same direction as the laser processing progressing direction, and the irradiation positions of the first laser beam B1 and the second laser beam B2 on the target member 10 are linearly (one-dimensional direction). . Further, it is desirable that the second laser beam B2 performs a weaving operation in synchronization with the weaving of the first laser beam B1, and the weaving amount of the second laser beam B2 is an amount proportional to the weaving amount of the first laser beam B1. Yes.

なお、第2レーザビームB2のウィービング方向64は、レーザ加工の進行方向と同じ方向でもよいが、更に、レーザ加工の進行方向と異なる少なくとも1つ以上の方向に、所定周期、所定量のウィービング動作を追加してもよい(第4周期移動手段)。例えば、第2レーザビームB2の射出位置を平行移動方向63とは異なる方向(例えば、平行移動方向63に垂直な方向)に移動することにより、第2レーザビームB2のウィービング方向を2次元方向(例えば、円状、楕円状)にウィービング動作してもよい。このことにより、レーザ加工の進行方向に対して、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の対象部材10における照射位置を任意の方向にウィービング可能となり、複雑な形状の加工に対応することができる。   Note that the weaving direction 64 of the second laser beam B2 may be the same direction as the laser processing progress direction, but further, at least one direction different from the laser processing progress direction in a predetermined period and a predetermined amount of weaving operation. May be added (fourth period moving means). For example, by moving the emission position of the second laser beam B2 in a direction different from the translation direction 63 (for example, a direction perpendicular to the translation direction 63), the weaving direction of the second laser beam B2 is changed to a two-dimensional direction ( For example, the weaving operation may be performed in a circular or elliptical shape. As a result, the irradiation positions of the first laser beam B1 and the second laser beam B2 on the target member 10 can be weaved in an arbitrary direction with respect to the progress direction of the laser processing, and it is possible to cope with processing of complicated shapes. it can.

図12は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図であり、実施例4(図9)の変形例に相当する。なお、図12においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 12 is a schematic view showing another example of the embodiment of the laser processing apparatus according to the present invention, and corresponds to a modification of Example 4 (FIG. 9). In FIG. 12 as well, the same components as those of the laser processing apparatus shown in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

本実施例のレーザ加工装置71は、実施例4(図9)に示したレーザ加工装置41では、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2を一軸方向にウィービングする構成であったのに対して、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2を二軸方向に独立してウィービング動作する構成としたものである。なお、本実施例では、各光学系(第1レーザビームB1の光学系、第2レーザビームB2の光学系)に回転ミラーを2つ設けた構成であるが、更に多くの回転ミラーを設けても、本発明に係るウィービング動作は可能である。   The laser processing apparatus 71 of the present embodiment is configured to weave the first laser beam B1 and the second laser beam B2 in the uniaxial direction in the laser processing apparatus 41 shown in the fourth embodiment (FIG. 9). Thus, the first laser beam B1 and the second laser beam B2 are configured to perform a weaving operation independently in two axial directions. In this embodiment, each optical system (the optical system of the first laser beam B1 and the optical system of the second laser beam B2) is provided with two rotating mirrors, but more rotating mirrors are provided. However, the weaving operation according to the present invention is possible.

本実施例のレーザ加工装置71は、具体的には、図12に示すように、第1レーザビームB1の光学系として、第1レーザビームB1を射出する第1レーザ光源2と、射出された第1レーザビームB1を平行光線にするコリメートレンズ(図示省略)と、第1レーザビームB1を反射すると共に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第1レーザビームB1の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー4と、第1レーザビームB1を反射し、第2レーザビームB2を透過すると共に、回転ミラー4とは異なる方向に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第1レーザビームB1の反射角度を所定周期で変更する回転ダイクロイックミラー72と、平行光線の第1レーザビームB1を集光する集光レンズ7を有している。なお、回転ダイクロイックミラー72は、回転可能である以外、実施例1で説明したダイクロイックミラー6と同等のものでよい。   Specifically, as shown in FIG. 12, the laser processing apparatus 71 of the present embodiment was emitted as a first laser light source 2 that emits the first laser beam B1 as an optical system of the first laser beam B1. A collimating lens (not shown) that makes the first laser beam B1 a parallel beam, the first laser beam B1 is reflected, and the rotation angle is changed at a predetermined period by a motor or the like (not shown) to thereby change the first laser beam B1. The rotation mirror 4 that changes the reflection angle at a predetermined cycle, reflects the first laser beam B1, transmits the second laser beam B2, and sets the rotation angle in a direction different from the rotation mirror 4 by a motor (not shown) or the like. A rotating dichroic mirror 72 that changes the reflection angle of the first laser beam B1 by a predetermined period by changing the period, and a first laser beam of parallel rays 1 has a condenser lens 7 for condensing the. The rotating dichroic mirror 72 may be the same as the dichroic mirror 6 described in the first embodiment, except that it can rotate.

又、本実施例のレーザ加工装置71は、第1レーザビームB1とは波長が異なる第2レーザビームB2の光学系として、第2レーザビームB2を射出する第2レーザ光源11と、射出された第2レーザビームB2を平行光線にするコリメートレンズ(図示省略)と、第2レーザビームB2を反射すると共に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第2レーザビームB2の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー42と、第2レーザビームB2を反射すると共に、回転ミラー42とは異なる方向に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第2レーザビームB2の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー74と、第2レーザビームB2は透過し、第1レーザビームB1を反射する回転ダイクロイックミラー72と、平行光線の第2レーザビームB2を集光する集光レンズ7を有している。   Further, the laser processing apparatus 71 of the present embodiment was emitted with the second laser light source 11 that emits the second laser beam B2 as an optical system of the second laser beam B2 having a wavelength different from that of the first laser beam B1. A collimating lens (not shown) that makes the second laser beam B2 a parallel beam and the second laser beam B2 are reflected, and the rotation angle is changed at a predetermined cycle by a motor (not shown) or the like, so that the second laser beam B2 The second rotation mirror 42 that changes the reflection angle at a predetermined cycle and the second laser beam B2 are reflected, and the rotation angle is changed at a predetermined cycle by a motor or the like (not shown) in a direction different from the rotation mirror 42. A rotating mirror 74 that changes the reflection angle of the laser beam B2 at a predetermined cycle, the second laser beam B2 is transmitted, and the first laser beam B1 is reflected. That a rotating dichroic mirror 72, and a condensing lens 7 for condensing the second laser beam B2 of parallel rays.

従って、第1レーザ光源2から射出された第1レーザビームB1は、コリメートレンズにより平行光線とされ、回転ミラー4を回動方向8に所定周期で回動させることにより反射角度が所定周期で変更され、更に、回転ダイクロイックミラー72を回動方向73に所定周期で回動させることにより、反射角度が所定周期で変更されて反射されると共に、回転ダイクロイックミラー72において、回転ダイクロイックミラー72を透過する第2レーザビームB2と重畳される。又、第2レーザ光源11から射出された第2レーザビームB2は、コリメートレンズにより平行光線とされ、回転ミラー42を所定周期で回動方向43に回動させることにより反射角度が所定周期で変更され、回転ミラー74を回動方向75に所定周期で回動させることにより反射角度が所定周期で変更され、回転ダイクロイックミラー72を透過して、第1レーザビームB1と重畳される。そして、重畳された第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2は、集光レンズ7により集光され、所定方向に所定周期でウィービングされながら対象部材10に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。つまり、本実施例のレーザ加工装置71は、第1レーザビームB1の光学系及び第2レーザビームB2の光学系の各々に、複数軸で回動可能なウィービング機能を有する構成である。   Therefore, the first laser beam B1 emitted from the first laser light source 2 is converted into a parallel light beam by the collimating lens, and the reflection angle is changed at a predetermined cycle by rotating the rotating mirror 4 in the rotation direction 8 at a predetermined cycle. Further, by rotating the rotating dichroic mirror 72 in the rotating direction 73 at a predetermined cycle, the reflection angle is changed and reflected at a predetermined cycle, and the rotating dichroic mirror 72 transmits the rotating dichroic mirror 72. Superimposed on the second laser beam B2. The second laser beam B2 emitted from the second laser light source 11 is converted into a parallel light beam by the collimating lens, and the reflection angle is changed at a predetermined cycle by rotating the rotating mirror 42 in the rotation direction 43 at a predetermined cycle. Then, by rotating the rotating mirror 74 in the rotating direction 75 at a predetermined cycle, the reflection angle is changed at a predetermined cycle, transmitted through the rotating dichroic mirror 72, and superimposed on the first laser beam B1. Then, the superimposed first laser beam B1 and second laser beam B2 are condensed by the condensing lens 7, and are irradiated onto the target member 10 while being weaved in a predetermined direction at a predetermined cycle, thereby performing desired laser processing. It will be. That is, the laser processing apparatus 71 of the present embodiment has a configuration in which each of the optical system of the first laser beam B1 and the optical system of the second laser beam B2 has a weaving function that can rotate about a plurality of axes.

なお、回転ミラー4又は回転ダイクロイックミラー72のいずれか一方は、重畳された第1レーザビームB1の対象部材10における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向にウィービングさせるものであることが望ましい。又、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2は、同期してウィービング動作することが望ましい。   Note that either the rotating mirror 4 or the rotating dichroic mirror 72 is for weaving the irradiation position of the superimposed first laser beam B1 on the target member 10 in the same direction as the traveling direction in which laser processing is performed. desirable. Further, it is desirable that the first laser beam B1 and the second laser beam B2 perform a weaving operation in synchronization.

本実施例のレーザ加工装置71の場合、2つの光学系のミラーを各々独立して制御する必要があるが、最終段の回転ミラーとなる回転ダイクロイックミラー72の大きさを比較的小さくすることができる。   In the case of the laser processing apparatus 71 of the present embodiment, it is necessary to control the mirrors of the two optical systems independently, but the size of the rotating dichroic mirror 72 serving as the final stage rotating mirror can be made relatively small. it can.

図14は、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例を示す概略図である。なお、図14においても、上記実施例に示したレーザ加工装置と同等の構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 14 is a schematic view showing another example of the embodiment of the laser processing apparatus according to the present invention. In FIG. 14 as well, the same components as those of the laser processing apparatus shown in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

本実施例のレーザ加工装置81は、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2を重畳した後に、複数の回転ミラー82、83により、重畳した第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2を同時にウィービング動作する構成としたものである。なお、本実施例では、回転ミラーを2つ設けた構成であるが、回転ミラーは少なくとも1つあればよく、又、3つ以上としても、本発明に係るウィービング動作は可能である。   The laser processing apparatus 81 of the present embodiment simultaneously superimposes the first laser beam B1 and the second laser beam B2 by the plurality of rotating mirrors 82 and 83 after superimposing the first laser beam B1 and the second laser beam B2. The weaving operation is performed. In this embodiment, two rotating mirrors are provided. However, at least one rotating mirror is sufficient, and the weaving operation according to the present invention can be performed even if three or more rotating mirrors are used.

本実施例のレーザ加工装置81は、具体的には、図14に示すように、第1レーザビームB1のみの光学系として、第1レーザビームB1を射出する第1レーザ光源2と、射出された第1レーザビームB1を平行光線にするコリメートレンズ3と、第1レーザビームB1を反射する固定ミラー5とを有し、又、第1レーザビームB1とは波長が異なる第2レーザビームB2のみの光学系として、第2レーザビームB2を射出する第2レーザ光源11と、射出された第2レーザビームB2を平行光線にするコリメートレンズ12とを有する。   Specifically, as shown in FIG. 14, the laser processing apparatus 81 of the present embodiment emits the first laser light source 2 that emits the first laser beam B1 as an optical system of only the first laser beam B1, and is emitted. The collimating lens 3 that makes the first laser beam B1 a parallel beam and the fixed mirror 5 that reflects the first laser beam B1, and only the second laser beam B2 having a wavelength different from that of the first laser beam B1. The optical system includes a second laser light source 11 that emits a second laser beam B2, and a collimator lens 12 that makes the emitted second laser beam B2 a parallel beam.

更に、本実施例のレーザ加工装置81は、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2共通の光学系として、第1レーザビームB1を反射し、第2レーザビームB2を透過するダイクロイックミラー6と、ダイクロイックミラー6において重畳された第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2を反射すると共に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー82(第5周期移動手段)と、重畳された第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2を反射すると共に、回転ミラー82とは異なる方向に、図示しないモータ等により回転角度を所定周期で変更することにより、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の反射角度を所定周期で変更する回転ミラー83(第6周期移動手段)と、平行光線の第1レーザビームB1を集光する集光レンズ7を有している。   Further, the laser processing apparatus 81 of the present embodiment includes a dichroic mirror 6 that reflects the first laser beam B1 and transmits the second laser beam B2 as an optical system common to the first laser beam B1 and the second laser beam B2. The first laser beam B1 and the second laser beam B2 superimposed on the dichroic mirror 6 are reflected, and the rotation angle is changed at a predetermined period by a motor or the like (not shown), whereby the first laser beam B1 and the second laser beam are reflected. A rotating mirror 82 (fifth period moving means) that changes the reflection angle of B2 at a predetermined period, and reflects the superimposed first laser beam B1 and second laser beam B2, and in a direction different from the rotating mirror 82, The first laser beam B1 and the second laser beam are changed by changing the rotation angle at a predetermined cycle by a motor (not shown). A rotating mirror 83 for changing the reflection angle of the beam B2 at a predetermined period (6th period moving means), and a condensing lens 7 for condensing the first laser beam B1 of parallel rays.

従って、第1レーザ光源2から射出された第1レーザビームB1は、コリメートレンズ3により平行光線とされ、固定ミラー5で反射されて、ダイクロイックミラー6へ導かれ、又、第2レーザ光源11から射出された第2レーザビームB2は、コリメートレンズ12により平行光線とされて、ダイクロイックミラー6へ導かれ、ダイクロイックミラー6において、第1レーザビームB1と第2レーザビームB2が重畳されることとなる。そして、重畳された第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2は、回転ミラー83を回動方向84に所定周期で回動させることにより、その反射角度が所定周期で変更され、更に、回転ミラー83を回動方向84と異なる回動方向85に所定周期で回動させることにより、その反射角度が所定周期で変更された後、集光レンズ7により集光され、その結果、重畳された第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の対象部材10における照射位置が、所定方向に所定周期でウィービングされながら対象部材10に照射されて、所望のレーザ加工を行うことになる。   Accordingly, the first laser beam B1 emitted from the first laser light source 2 is converted into a parallel light beam by the collimating lens 3, reflected by the fixed mirror 5, guided to the dichroic mirror 6, and from the second laser light source 11. The emitted second laser beam B2 is converted into parallel rays by the collimator lens 12 and guided to the dichroic mirror 6, and the first laser beam B1 and the second laser beam B2 are superimposed on the dichroic mirror 6. . The superposed first laser beam B1 and second laser beam B2 have their reflection angles changed at a predetermined cycle by rotating the rotary mirror 83 in the rotation direction 84 at a predetermined cycle. By rotating 83 in a rotation direction 85 different from the rotation direction 84 at a predetermined cycle, the reflection angle is changed at a predetermined cycle, and then the light is condensed by the condensing lens 7, and as a result, superimposed first The irradiation positions of the first laser beam B1 and the second laser beam B2 on the target member 10 are irradiated to the target member 10 while being weaved in a predetermined direction at a predetermined cycle, and desired laser processing is performed.

つまり、本実施例のレーザ加工装置81は、第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2を重畳した後の共通の光学系に、複数軸で回動可能なウィービング機能を有する構成である。従って、重畳された第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2を、1対の回転ミラー82、83のみの制御でウィービング動作が可能となる。なお、回転ミラー82、83は、重畳した第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2を反射する必要があることから、広範囲の波長を反射可能なミラーを用いる。   That is, the laser processing apparatus 81 of the present embodiment is configured to have a weaving function that can rotate about a plurality of axes in a common optical system after the first laser beam B1 and the second laser beam B2 are superimposed. Accordingly, the weaving operation of the superposed first laser beam B1 and second laser beam B2 can be performed by controlling only the pair of rotating mirrors 82 and 83. Since the rotating mirrors 82 and 83 need to reflect the superimposed first laser beam B1 and second laser beam B2, mirrors that can reflect a wide range of wavelengths are used.

なお、回転ミラー82又は回転ミラー83のいずれか一方は、重畳された第1レーザビームB1の対象部材10における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向にウィービングさせるものであることが望ましい。   In addition, it is desirable that either the rotary mirror 82 or the rotary mirror 83 weave the irradiation position of the superimposed first laser beam B1 on the target member 10 in the same direction as the traveling direction in which laser processing is performed. .

又、図14に示す1対の回転ミラー82、83は、ウィービング量によっては、1対の回転ミラーの後段側の面積を大きく取る必要がある(図15(a)参照)。そこで、対象部材10に近い方の回転ミラー83に替えて、図15(b)に示すように、半円柱形状の凸側のシリンドリカル面をミラー面とするシリンドルカルミラー91を用いてウィービング動作を行うようにしてもよい。シリンドルカルミラー91を用いると、シリンドルカルミラー91の角度を少し変更しても、重畳された第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の反射角度を大きく変更することができるため、シリンドルカルミラー91の寸法を小さくすることができる。その結果、高速周期のウィービング動作が容易となると共に、回動駆動のためのモータの小型化、更には、レーザ加工装置全体の小型化が可能となる。
又、前述の図12において、回転駆動するミラーは、駆動量が大きい場合、振幅(回転量)が大きくなり、特に、高周波数領域で使用すると、能力の高い駆動モータが必要となる上、振動しやすくなり、望ましくない。そこで、図13に示すように、ウィービング光学系の後段側に、上記シリンドリカルミラー91を設置することにより、少ない振幅で大きく駆動することが可能となる。なお、図13に示す構成は、シリンドリカルミラー91以外は、図12に示す構成と同じである。
Further, the pair of rotating mirrors 82 and 83 shown in FIG. 14 needs to have a large area on the rear side of the pair of rotating mirrors depending on the weaving amount (see FIG. 15A). Therefore, in place of the rotating mirror 83 closer to the target member 10, as shown in FIG. 15B, a weaving operation is performed using a cylindrical mirror 91 having a semicylindrical convex cylindrical surface as a mirror surface. May be performed. When the cylindrical mirror 91 is used, even if the angle of the cylindrical mirror 91 is slightly changed, the reflection angles of the superimposed first laser beam B1 and second laser beam B2 can be greatly changed. The size of the Dolcal mirror 91 can be reduced. As a result, weaving operation with a high-speed cycle is facilitated, the motor for rotational driving can be downsized, and the entire laser processing apparatus can be downsized.
In FIG. 12 described above, the rotationally driven mirror has a large amplitude (rotation amount) when the drive amount is large. In particular, when it is used in a high frequency region, a high-performance drive motor is required and vibrations are generated. This is not desirable. Therefore, as shown in FIG. 13, by installing the cylindrical mirror 91 on the rear stage side of the weaving optical system, it becomes possible to drive it with a small amplitude. The configuration shown in FIG. 13 is the same as the configuration shown in FIG. 12 except for the cylindrical mirror 91.

同じく、対象部材10に近い方の回転ミラー83に替えて、図16に示すように、環状形状の凸側のトロイダル面をミラー面とするトロイダルミラー92を用いてウィービング動作を行うようにしてもよい。トロイダルミラー92を用いる場合も、トロイダルミラー92の角度を少し変更しても、重畳された第1レーザビームB1及び第2レーザビームB2の反射角度を大きく変更することができるため、トロイダルミラー92の寸法を小さくすることができる。その結果、高速周期のウィービング動作が容易となると共に、回動駆動のためのモータの小型化、更には、レーザ加工装置全体の小型化が可能となる。
又、前述の図14に示すウィービング光学系の後段側に、上記トロイダルミラー92を設置することにより、より広いエリアを容易にスキャン可能となる。
Similarly, instead of the rotating mirror 83 closer to the target member 10, as shown in FIG. 16, a weaving operation may be performed using a toroidal mirror 92 having an annular convex toroidal surface as a mirror surface. Good. Even when the toroidal mirror 92 is used, even if the angle of the toroidal mirror 92 is slightly changed, the reflection angles of the superimposed first laser beam B1 and second laser beam B2 can be greatly changed. The dimensions can be reduced. As a result, weaving operation with a high-speed cycle is facilitated, the motor for rotational driving can be downsized, and the entire laser processing apparatus can be downsized.
In addition, by installing the toroidal mirror 92 on the rear side of the weaving optical system shown in FIG. 14, a wider area can be easily scanned.

本発明に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法は、重ね溶接に適用して好適なものであるが、重ね溶接だけでなく、通常の溶接に適用しても溶接欠陥の発生を防止できるものであり、更に、他のレーザ加工、例えば、肉盛り等の加工に適用することもできる。   The laser processing apparatus and the laser processing method according to the present invention are suitable for application to lap welding, but can prevent the occurrence of welding defects when applied to not only lap welding but also normal welding. Furthermore, the present invention can be applied to other laser processing, for example, processing such as overlaying.

本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の一例(実施例1)を説明する概略図である。It is the schematic explaining an example (Example 1) of embodiment of the laser processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーザ加工装置におけるウィービング動作を説明する図である。It is a figure explaining the weaving operation | movement in the laser processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーザ加工装置において、ウィービング量に対するポロシティの発生個数及び溶込み深さを説明するグラフである。5 is a graph for explaining the number of generated porosity and penetration depth with respect to the weaving amount in the laser processing apparatus according to the present invention. 本発明に係るレーザ加工装置において、ウィービング動作によるキーホールの形成状況を説明する図である。In the laser processing apparatus which concerns on this invention, it is a figure explaining the formation condition of the keyhole by a weaving operation | movement. ウィービング動作の有無におけるキーホール及びポロシティの形成状況を示すX線写真である。It is an X-ray photograph which shows the formation state of the keyhole and porosity in the presence or absence of a weaving operation | movement. ウィービング動作の有無における溶接欠陥の状況を示すX線写真である。It is an X-ray photograph which shows the condition of the welding defect in the presence or absence of the weaving operation | movement. 本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例(実施例2)を説明する概略図である。It is the schematic explaining other examples (Example 2) of embodiment of the laser processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例(実施例3)を説明する概略図である。It is the schematic explaining other examples (Example 3) of embodiment of the laser processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例(実施例4)を説明する概略図である。It is the schematic explaining other examples (Example 4) of embodiment of the laser processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例(実施例5)を説明する概略図である。It is the schematic explaining other examples (Example 5) of embodiment of the laser processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例(実施例6)を説明する概略図である。It is the schematic explaining other examples (Example 6) of embodiment of the laser processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例(実施例7)を説明する概略図である。It is the schematic explaining other examples (Example 7) of embodiment of the laser processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例(実施例7の変形例)を説明する概略図である。It is the schematic explaining other examples (modified example of Example 7) of embodiment of the laser processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例(実施例8)を説明する概略図である。It is the schematic explaining other examples (Example 8) of embodiment of the laser processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例(実施例8の第1変形例)を説明する概略図である。It is the schematic explaining other examples (1st modification of Example 8) of embodiment of the laser processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るレーザ加工装置の実施形態の他の一例(実施例8の第2変形例)を説明する概略図である。It is the schematic explaining other examples (2nd modification of Example 8) of embodiment of the laser processing apparatus which concerns on this invention. レーザによる重ね溶接において、溶接欠陥が発生する原因を説明する図である。It is a figure explaining the cause which a welding defect generate | occur | produces in the lap welding by a laser.

符号の説明Explanation of symbols

1、21、31、41、51、61、71、81 レーザ加工装置
2、32 第1レーザ光源
3、12 コリメートレンズ
4、42、74、82、83 回転ミラー
5、33 固定ミラー
6 ダイクロイックミラー
7 集光レンズ
10 対象部材
10a 下板
10b 上板
10c ギャップ
11、62 第2レーザ光源
14、15、15a、15b キーホール
16 溶融池
17 気泡
22、52 平行移動ミラー
72 回転ダイクロイックミラー
91 シリンドリカラミラー
92 トロイダルミラー
B1 第1レーザビーム
B2 第2レーザビーム
1, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81 Laser processing device 2, 32 First laser light source 3, 12 Collimating lens 4, 42, 74, 82, 83 Rotating mirror 5, 33 Fixed mirror 6 Dichroic mirror 7 Condensing lens 10 Target member 10a Lower plate 10b Upper plate 10c Gap 11, 62 Second laser light source 14, 15, 15a, 15b Keyhole 16 Molten pool 17 Bubble 22, 52 Parallel moving mirror 72 Rotating dichroic mirror 91 Cylindrical mirror 92 Toroidal mirror B1 First laser beam B2 Second laser beam

Claims (24)

1つ又は互いに異なる複数の波長からなる第1レーザビームを射出する第1レーザ光源と、
前記第1レーザビームより短い1つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第1レーザビームより集光径を大きくする第2レーザビームを射出する第2レーザ光源と、
前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを重畳する重畳手段と、
重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを集光する集光手段とを備え、
集光された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、
前記第1レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第1レーザビームが形成するキーホールの開口径の5%乃至100%の大きさ、望ましくは、40%の大きさとする第1周期移動手段を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
A first laser light source that emits a first laser beam having one or a plurality of different wavelengths;
A second laser light source that emits a second laser beam having a shorter wavelength than the first laser beam or a plurality of wavelengths different from each other and having a condensing diameter larger than that of the first laser beam;
Superimposing means for superimposing the first laser beam and the second laser beam;
Condensing means for condensing the first laser beam and the second laser beam superimposed,
In a laser processing apparatus that performs desired laser processing by irradiating the target member with the focused first laser beam and the second laser beam,
The first laser beam under the condition that the irradiation position of the first laser beam on the target member is periodically moved in the same direction as the traveling direction in which laser processing is performed, and the periodic movement amount of the irradiation position is set so as to increase the penetration depth. A laser processing apparatus comprising a first periodic movement means having a size of 5% to 100%, preferably 40%, of an opening diameter of a keyhole formed by a beam.
請求項1に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第1レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第2周期移動手段を少なくとも1つ以上設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus of Claim 1,
Furthermore, at least one or more second periodic movement means for periodically moving the irradiation position of the first laser beam on the target member in a direction different from the periodic movement direction is provided.
請求項1又は請求項2に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第2レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させる第3周期移動手段を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus of Claim 1 or Claim 2,
Furthermore, the laser processing apparatus characterized by providing the 3rd period moving means to periodically move the irradiation position in the said object member of the said 2nd laser beam to the same direction as the advancing direction which performs laser processing.
請求項3に記載のレーザ加工装置において、
更に、前記第2レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第4周期移動手段を少なくとも1つ以上設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus of Claim 3,
Furthermore, at least one or more fourth period moving means for periodically moving the irradiation position of the second laser beam on the target member in a direction different from the period moving direction is provided.
1つ又は互いに異なる複数の波長からなる第1レーザビームを射出する第1レーザ光源と、
前記第1レーザビームより短い1つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第1レーザビームより集光径を大きくする第2レーザビームを射出する第2レーザ光源と、
前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを重畳する重畳手段と、
重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを集光する集光手段とを備え、
集光された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、
重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第1レーザビームが形成するキーホールの開口径の5%乃至100%の大きさ、望ましくは、40%の大きさとする第5周期移動手段を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
A first laser light source that emits a first laser beam having one or a plurality of different wavelengths;
A second laser light source that emits a second laser beam having a shorter wavelength than the first laser beam or a plurality of wavelengths different from each other and having a condensing diameter larger than that of the first laser beam;
Superimposing means for superimposing the first laser beam and the second laser beam;
Condensing means for condensing the first laser beam and the second laser beam superimposed,
In a laser processing apparatus that performs desired laser processing by irradiating the target member with the focused first laser beam and the second laser beam,
The irradiation position of the superimposed first laser beam and second laser beam on the target member is periodically moved in the same direction as the traveling direction in which laser processing is performed, and the amount of periodic movement of the irradiation position is determined by the penetration depth. The fifth period moving means is provided which has a size of 5% to 100%, preferably 40% of the opening diameter of the keyhole formed by the first laser beam under the condition of increasing Laser processing equipment.
請求項5に記載のレーザ加工装置において、
更に、重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる方向に周期移動させる第6周期移動手段を少なくとも1つ以上設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus of Claim 5,
Furthermore, at least one or more sixth period moving means for periodically moving the irradiation positions of the superimposed first laser beam and second laser beam on the target member in a direction different from the period moving direction is provided. A laser processing apparatus characterized by the above.
請求項6に記載のレーザ加工装置において、
前記第5周期移動手段又は前記第6周期移動手段のうち前記対象部材に近い方を、重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの反射角度を周期的に変更する凸側のシリンドリカル面を用いたシリンドリカルミラーとしたことを特徴とするレーザ加工装置。
The laser processing apparatus according to claim 6,
A convex cylindrical body that periodically changes the reflection angle of the first laser beam and the second laser beam superimposed on the one close to the target member of the fifth period moving unit or the sixth period moving unit. A laser processing apparatus characterized by being a cylindrical mirror using a surface.
請求項6に記載のレーザ加工装置において、
前記第5周期移動手段又は前記第6周期移動手段のうち前記対象部材に近い方を、重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの反射角度を周期的に変更する凸側のトロイダル面を用いたトロイダルミラーとしたことを特徴とするレーザ加工装置。
The laser processing apparatus according to claim 6,
A convex toroid that periodically changes the reflection angle of the first laser beam and the second laser beam superimposed on the one close to the target member of the fifth period moving unit or the sixth period moving unit. A laser processing apparatus characterized by being a toroidal mirror using a surface.
請求項1乃至請求項8のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記第1周期移動手段、前記第2周期移動手段、前記第3周期移動手段、前記第4周期移動手段、前記第5周期移動手段、又は、前記第6周期移動手段の少なくとも一つを、前記第1レーザビーム又は前記第2レーザビーム、若しくは、前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの反射角度を周期的に変更する回転ミラーとしたことを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus in any one of Claims 1 thru | or 8,
At least one of the first period moving means, the second period moving means, the third period moving means, the fourth period moving means, the fifth period moving means, or the sixth period moving means, A laser processing apparatus, characterized in that it is a rotating mirror that periodically changes the reflection angle of the first laser beam, the second laser beam, or the first laser beam and the second laser beam.
請求項1乃至請求項9のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記第1周期移動手段、前記第2周期移動手段、前記第3周期移動手段、前記第4周期移動手段、前記第5周期移動手段、又は、前記第6周期移動手段の少なくとも一つを、前記第1レーザビーム又は前記第2レーザビーム、若しくは、前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの光路を周期的に平行移動する平行移動ミラーとしたことを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus in any one of Claims 1 thru | or 9,
At least one of the first period moving means, the second period moving means, the third period moving means, the fourth period moving means, the fifth period moving means, or the sixth period moving means, A laser processing apparatus, wherein the first laser beam, the second laser beam, or the optical path of the first laser beam and the second laser beam is a translation mirror that periodically translates.
請求項1乃至請求項10のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記第1周期移動手段、前記第2周期移動手段、前記第3周期移動手段、前記第4周期移動手段の少なくとも一つを、前記第1レーザ光源又は前記第2レーザ光源、若しくは、前記第1レーザ光源及び前記第2レーザ光源の入射位置を入射平面上で周期的に平行移動する平行移動手段としたことを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus in any one of Claims 1 thru | or 10,
At least one of the first period moving means, the second period moving means, the third period moving means, and the fourth period moving means is the first laser light source, the second laser light source, or the first A laser processing apparatus, wherein the laser light source and the second laser light source are parallel moving means for periodically translating the incident positions of the second laser light source on an incident plane.
請求項1乃至請求項11のいずれかに記載のレーザ加工装置において、
前記対象部材は、重ね合わせた部材であることを特徴とするレーザ加工装置。
In the laser processing apparatus in any one of Claims 1 thru | or 11,
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the target member is a superposed member.
1つ又は互いに異なる複数の波長からなる第1レーザビームと、前記第1レーザビームより短い1つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第1レーザビームより集光径を大きくする第2レーザビームとを重畳し、
重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを集光し、
集光された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法において、
前記第1レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第1レーザビームが形成するキーホールの開口径の5%乃至100%の大きさ、望ましくは、40%の大きさとすることを特徴とするレーザ加工方法。
A first laser beam having one or a plurality of different wavelengths and a second laser beam having one or a plurality of wavelengths shorter than the first laser beam and having a condensing diameter larger than that of the first laser beam. Superimposed with the laser beam,
Condensing the superimposed first and second laser beams;
In a laser processing method for performing desired laser processing by irradiating a target member with the focused first laser beam and the second laser beam,
The first laser beam under the condition that the irradiation position of the first laser beam on the target member is periodically moved in the same direction as the traveling direction in which laser processing is performed, and the periodic movement amount of the irradiation position is set so as to increase the penetration depth. A laser processing method characterized in that the size is 5% to 100%, preferably 40%, of the opening diameter of the keyhole formed by the beam.
請求項13に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第1レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる少なくとも1つ以上の方向に周期移動させることを特徴とするレーザ加工方法。
The laser processing method according to claim 13,
Furthermore, the laser processing method characterized by periodically moving the irradiation position of the first laser beam on the target member in at least one direction different from the periodic movement direction.
請求項13又は請求項14に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第2レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させることを特徴とするレーザ加工方法。
The laser processing method according to claim 13 or 14,
Furthermore, the laser processing method characterized by periodically moving the irradiation position of the second laser beam on the target member in the same direction as the traveling direction in which laser processing is performed.
請求項15に記載のレーザ加工方法において、
更に、前記第2レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる少なくとも1つ以上の方向に周期移動させることを特徴とするレーザ加工方法。
The laser processing method according to claim 15, wherein
Furthermore, the laser processing method, wherein the irradiation position of the second laser beam on the target member is periodically moved in at least one direction different from the periodic movement direction.
1つ又は互いに異なる複数の波長からなる第1レーザビームと、前記第1レーザビームより短い1つ又は互いに異なる複数の波長からなり、かつ、前記第1レーザビームより集光径を大きくする第2レーザビームとを重畳し、
重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを集光し、
集光された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームを対象部材に照射して、所望のレーザ加工を行うレーザ加工方法において、
重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの前記対象部材における照射位置を、レーザ加工を行う進行方向と同じ方向に周期移動させると共に、前記照射位置の周期移動量を、溶け込み深さが大きくなる条件の前記第1レーザビームが形成するキーホールの開口径の5%乃至100%の大きさ、望ましくは、40%の大きさとすることを特徴とするレーザ加工方法。
A first laser beam having one or a plurality of different wavelengths and a second laser beam having one or a plurality of wavelengths shorter than the first laser beam and having a condensing diameter larger than that of the first laser beam. Superimposed with the laser beam,
Condensing the superimposed first and second laser beams;
In a laser processing method for performing desired laser processing by irradiating a target member with the focused first laser beam and the second laser beam,
The irradiation position of the superimposed first laser beam and second laser beam on the target member is periodically moved in the same direction as the traveling direction in which laser processing is performed, and the amount of periodic movement of the irradiation position is determined by the penetration depth. A laser processing method characterized in that the size is 5% to 100%, preferably 40%, of the opening diameter of the keyhole formed by the first laser beam under the condition of increasing
請求項17に記載のレーザ加工方法において、
更に、重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの前記対象部材における照射位置を、前記周期移動方向とは異なる1つ以上の方向に周期移動させることを特徴とするレーザ加工方法。
The laser processing method according to claim 17,
Furthermore, the laser processing method characterized by periodically moving the irradiation positions of the superimposed first laser beam and second laser beam on the target member in one or more directions different from the periodic movement direction.
請求項18に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、凸側のシリンドリカル面のシリンドリカルミラーを前記対象部材に近い方のミラーとして用い、重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とするレーザ加工方法。
The laser processing method according to claim 18,
The periodic movement is performed by periodically changing a reflection angle of the superimposed first laser beam and the second laser beam using a cylindrical mirror having a convex cylindrical surface as a mirror closer to the target member. Laser processing method characterized by performing.
請求項18に記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、凸側のトロイダル面のトロイダルミラーを前記対象部材に近い方のミラーとして用い、重畳された前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とするレーザ加工方法。
The laser processing method according to claim 18,
In the periodic movement, a toroidal mirror having a convex toroidal surface is used as a mirror closer to the target member, and the reflection angles of the superimposed first laser beam and second laser beam are periodically changed. Laser processing method characterized by performing.
請求項13乃至請求項20のいずれかに記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、回転ミラーを用い、前記第1レーザビーム又は前記第2レーザビーム、若しくは、前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの反射角度を周期的に変更することにより行うことを特徴とするレーザ加工方法。
The laser processing method according to any one of claims 13 to 20,
The periodic movement is performed by periodically changing a reflection angle of the first laser beam, the second laser beam, or the first laser beam and the second laser beam using a rotating mirror. A laser processing method.
請求項13乃至請求項21のいずれかに記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、平行移動ミラーを用い、前記第1レーザビーム又は前記第2レーザビーム、若しくは、前記第1レーザビーム及び前記第2レーザビームの光路を周期的に平行移動することにより行うことを特徴とするレーザ加工方法。
The laser processing method according to any one of claims 13 to 21,
The periodic movement is performed by periodically translating the first laser beam, the second laser beam, or the optical path of the first laser beam and the second laser beam using a translation mirror. A featured laser processing method.
請求項13乃至請求項22のいずれかに記載のレーザ加工方法において、
前記周期移動は、前記第1レーザ光源又は前記第2レーザ光源、若しくは、前記第1レーザ光源及び前記第2レーザ光源の入射位置を入射平面上で周期的に平行移動することにより行うことを特徴とするレーザ加工方法。
The laser processing method according to any one of claims 13 to 22,
The periodic movement is performed by periodically translating the incident positions of the first laser light source, the second laser light source, or the first laser light source and the second laser light source on an incident plane. A laser processing method.
請求項13乃至請求項23のいずれかに記載のレーザ加工方法において、
前記対象部材は、重ね合わせた部材であることを特徴とするレーザ加工方法。
The laser processing method according to any one of claims 13 to 23,
The laser processing method, wherein the target member is a superposed member.
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