JP7113621B2 - ビームの移動を可能にするデュアル可動ミラーを有するレーザ溶接ヘッド並びに当該レーザ溶接ヘッドを使用するレーザ溶接システム及び方法 - Google Patents

ビームの移動を可能にするデュアル可動ミラーを有するレーザ溶接ヘッド並びに当該レーザ溶接ヘッドを使用するレーザ溶接システム及び方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7113621B2
JP7113621B2 JP2017565705A JP2017565705A JP7113621B2 JP 7113621 B2 JP7113621 B2 JP 7113621B2 JP 2017565705 A JP2017565705 A JP 2017565705A JP 2017565705 A JP2017565705 A JP 2017565705A JP 7113621 B2 JP7113621 B2 JP 7113621B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
module
laser welding
fiber
collimator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017565705A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018520007A5 (ja
JP2018520007A (ja
Inventor
ユーリ・グラポフ
クリス・プルイン
フェリックス・スツカリン
エリック・ヒンリッチセン
Original Assignee
アイピージー フォトニクス コーポレーション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アイピージー フォトニクス コーポレーション filed Critical アイピージー フォトニクス コーポレーション
Publication of JP2018520007A publication Critical patent/JP2018520007A/ja
Publication of JP2018520007A5 publication Critical patent/JP2018520007A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7113621B2 publication Critical patent/JP7113621B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/044—Seam tracking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B23K26/0676—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing into dependently operating sub-beams, e.g. an array of spots with fixed spatial relationship or for performing simultaneously identical operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/142—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor for the removal of by-products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/242—Fillet welding, i.e. involving a weld of substantially triangular cross section joining two parts
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0944—Diffractive optical elements, e.g. gratings, holograms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/30—Collimators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/40—Optical focusing aids

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１５年６月１９日に出願された米国特許仮出願第６２／１８２，２１１号および２０１６年２月１２日に出願された米国特許仮出願第６２／２９４，７３１号に基づく利益を主張するものである。これらの両仮出願は、参照により本明細書に完全に組み込まれる。
本発明は、レーザ溶接に関し、より詳細にはビームの移動を可能にするデュアル可動ミラーを有するレーザ溶接ヘッドと、それを使用したレーザ溶接システムおよび方法とに関する。
国際出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／４５０３７号
ファイバレーザなどのレーザは、溶接などの材料加工用途にしばしば利用される。従来のレーザ溶接ヘッドは、レーザ光を平行にするためのコリメータと、溶接すべき標的エリアにレーザ光を合焦するための焦点レンズとを備える。ビームは、例えば撹拌溶接技術を利用して、シームに沿って２つの構造物を溶接するのを容易にするために様々なパターンで移動され得る。撹拌溶接のためにビームを移動させる１つの方法は、プリズム光学系の回転を利用してビームを回転させて回転パターンまたは螺旋パターンを形成するものである。溶接のためにビームを移動させる別の方法は、Ｘ－Ｙステージ上で溶接ヘッド全体を回動または移動させてジグザグパターンを形成するものである。溶接パターンを提供するためにビームを移動させるこれらの従来の方法は、ビームの迅速な移動および正確な移動を可能にするものではない。
一実施形態によれば、レーザ溶接ヘッドが、ファイバレーザの出力ファイバに結合されるように構成されたコリメータと、コリメータから平行レーザビームを受け、約１°～２°の走査角により画定される限定された視野内のみにおいて第１の軸および第２の軸に沿って平行レーザビームを移動させるように構成された、少なくとも第１の可動ミラーおよび第２の可動ミラーとを備える。また、レーザ溶接ヘッドは、平行レーザビームが移動される間に加工物に対して平行レーザビームを合焦するように構成された焦点レンズを備える。
別の実施形態によれば、レーザ溶接ヘッドが、ファイバレーザの出力ファイバに結合されるように構成されたコリメータと、コリメータから平行レーザビームを受け、第１の軸および第２の軸に沿って平行レーザビームを移動させるように構成された、少なくとも第１の可動ミラーおよび第２の可動ミラーと、第１の可動ミラーおよび第２の可動ミラーの近傍にそれぞれ位置し、熱状態を検出するように構成された少なくとも第１の熱センサおよび第２の熱センサとを備える。また、レーザ溶接ヘッドは、平行レーザビームを合焦するように構成された焦点レンズを備える。
さらなる一実施形態によれば、レーザ溶接ヘッドが、ファイバレーザの出力ファイバに結合されるように構成されたコリメータを備えるコリメータモジュールと、コリメータモジュールに結合されたウォブラモジュールとを備える。ウォブラモジュールは、コリメータから平行レーザビームを受け第１の軸および第２の軸に沿って平行レーザビームを移動させるように構成された少なくとも第１の可動ミラーおよび第２の可動ミラーを備える。また、レーザ溶接ヘッドは、ウォブラモジュールに結合されたコアブロックモジュールを備える。コアブロックモジュールは、平行レーザビームを合焦するように構成された焦点レンズを少なくとも備える。
さらに別の実施形態によれば、レーザ溶接システムが、出力ファイバを備えるファイバレーザと、ファイバレーザの出力ファイバに結合された溶接ヘッドとを備える。溶接ヘッドは、ファイバレーザの出力ファイバに結合されるように構成されたコリメータと、コリメータから平行レーザビームを受け、第１の軸および第２の軸に沿って平行レーザビームを移動させるように構成された、少なくとも第１の可動ミラーおよび第２の可動ミラーと、平行レーザビームを合焦するように構成された焦点レンズとを備える。また、レーザ溶接システムは、少なくともファイバレーザと第１の可動ミラーおよび第２の可動ミラーの位置とを制御するための制御システムを備える。
さらに別の実施形態によれば、レーザ溶接ヘッドが、ファイバレーザの出力ファイバに結合されるように構成されたコリメータと、コリメータから平行レーザビームを受け、第１の軸および第２の軸に沿って平行レーザビームを移動させるように構成された、少なくとも第１の可動ミラーおよび第２の可動ミラーと、平行レーザビームを合焦するように構成された焦点レンズとを備える。また、レーザ溶接ヘッドは、溶接を支援するために焦点レンズの近傍に位置するガスアシスト付属品およびエアナイフ付属品の少なくとも一方を備える。
さらに別の実施形態によれば、レーザ溶接ヘッドが、ファイバレーザの出力ファイバに結合されるように構成されたコリメータと、コリメータから平行レーザビームを受け、平行レーザビームを成形するように構成された、少なくとも１つの回折光学素子と、回折光学素子から成形レーザビームを受け、第１の軸および第２の軸に沿って成形レーザビームを移動させるように構成された、少なくとも第１の可動ミラーおよび第２の可動ミラーとを備える。また、レーザ溶接ヘッドは、成形レーザビームが移動される間に加工物に対して成形レーザビームを合焦するように構成された焦点レンズを備える。
これらのおよび他の特徴ならびに利点が、図面と共に以下の詳細な説明を読むことによりさらによく理解されよう。
本開示の一実施形態によるデュアル可動ミラーを有するレーザ溶接ヘッドを備えるシステムの概略ブロック図である。 本開示の一実施形態による、シーム発見および／またはウォブリングを目的としたデュアルミラーにより提供される比較的小さな移動範囲を有する合焦レーザビームの概略図である。 本開示の一実施形態による、ビーム移動用のデュアルミラーを備える溶接ヘッドにより生成され得る１つのウォブルパターンを示す概略図である。 本開示の一実施形態による、ビーム移動用のデュアルミラーを備える溶接ヘッドにより生成され得る１つのウォブルパターンを示す概略図である。 本開示の一実施形態による、ビーム移動用のデュアルミラーを備える溶接ヘッドにより生成され得る１つのウォブルパターンを示す概略図である。 本開示の一実施形態による、ビーム移動用のデュアルミラーを備える溶接ヘッドにより生成され得る１つのウォブルパターンを示す概略図である。 本開示の一実施形態による図８のウォブルパターンを用いた撹拌溶接を利用したレーザにより形成される溶接ビードを有する溶接加工物の顕微鏡写真である。 図３Ａに示す溶接加工物および溶接ビードの断面の顕微鏡写真である。 ウォブルパターンを用いないレーザにより形成された溶接ビードを有する溶接加工物の顕微鏡写真である。 図３Ｃに示す溶接加工物および溶接ビードの断面の顕微鏡写真である。 本開示の一実施形態によるビーム移動用のデュアル可動ミラーを有するレーザ溶接ヘッドの分解図である。 図４に示すレーザ溶接ヘッド内で使用されるコリメータモジュールの斜視図である。 図４に示すレーザ溶接ヘッド内で使用されるコリメータモジュールの斜視図である。 図４に示すレーザ溶接ヘッド内で使用されるウォブラモジュールの斜視図である。 図４に示すレーザ溶接ヘッド内で使用されるウォブラモジュールの分解図である。 図４に示すレーザ溶接ヘッド内で使用されるウォブラモジュールの部分断面側面図である。 水冷式開口絞りおよび熱センサを有するウォブラモジュールの内部の斜視図である。 図４に示すレーザ溶接ヘッド内で使用される合焦およびウィンドウハウジングを備えるコアブロックモジュールの分解図である。 図４に示すレーザ溶接ヘッド内で使用される保護ウィンドウを有する合焦およびウィンドウハウジングの分解図である。 コリメータモジュール、ウォブラモジュール、およびコアブロックモジュールが共に組み立てられ合焦ビームを発する、図４に示すレーザ溶接ヘッドの斜視図である。 コリメータモジュール、ウォブラモジュール、およびコアブロックモジュールが共に組み立てられ合焦ビームを発する、図４に示すレーザ溶接ヘッドの斜視図である。 図１３および図１４に示すレーザ溶接ヘッド内のビーム経路の概略図である。 本開示の一実施形態によるデュアル可動ミラーおよび回折光学系を有するレーザ溶接ヘッドの概略ブロック図である。 回折光学系により生成された円形ビームスポットを示す図である。 回折光学系により生成された成形された矩形ビームスポットを示す図である。 ビーム成形光学系により生成されたドーナツ形状ビームスポットを示す図である。 ある回折光学系により生成されたあるサイズの矩形ビームスポットを示す図である。 ある回折光学系により生成されたあるサイズの矩形ビームスポットを示す図である。 ある回折光学系により生成されたあるサイズの矩形ビームスポットを示す図である。 本開示の実施形態によるレーザ溶接ヘッドに結合されるマルチビームファイバレーザにより生成されたビームスポットパターンを示す図である。 本開示の実施形態による回折光学系を備えるレーザ溶接ヘッドに結合されたマルチビームファイバレーザにより生成される成形ビームスポットパターンを示す図である。
本開示の実施形態による可動ミラーを有するレーザ溶接ヘッドは、例えばウォブルパターン、および／またはシームの発見／トラッキングおよび追随などを用いて溶接作業を実施するために使用され得る。可動ミラーは、例えば１°～２°の走査角などで画定された比較的狭い視野内における１つまたは複数のビームのウォブル移動を可能にする。可動ミラーは、ガルバノコントローラを備える制御システムにより制御可能であるガルバノミラーであってもよい。また、レーザ溶接ヘッドは、移動される１つ以上ビームを成形するために回折光学素子を備えてもよい。また、制御システムは、例えば加工物に対するビームの位置および／またはミラーのうち１つの近傍における熱状態などの溶接ヘッドで感知される状態などに応答してファイバレーザを制御するために使用され得る。
図１を参照すると、レーザ溶接システム１００が、（例えばコネクタ１１１ａで）ファイバレーザ１１２の出力ファイバ１１１に結合されたレーザ溶接ヘッド１１０を備える。レーザ溶接ヘッド１１０は、例えばシーム１０４を溶接して溶接ビード１０６を形成することなどにより、加工物１０２上で溶接を実施するために使用され得る。レーザ溶接ヘッド１１０および／または加工物１０２は、シーム１０４の方向に沿って相互に対して移動され得る。レーザ溶接ヘッド１１０は、例えばシーム１０４の長さ方向に沿ってなど少なくとも１つの軸に沿って加工物１０２に対して溶接ヘッド１１０を移動させるために移動ステージ１１４上に位置し得る。追加的にまたは代替的に、加工物１０２は、レーザ溶接ヘッド１１０に対して加工物１０２を移動させるために移動ステージ１０８上に位置し得る。
ファイバレーザ１１２は、近赤外スペクトル範囲（例えば１０６０ｎｍ～１０８０ｎｍ）内でレーザを発生させることが可能なイッテルビウムファイバレーザを備えてもよい。イッテルビウムファイバレーザは、いくつかの実施形態では最大で１ｋＷまでの出力でおよび他の実施形態では最大で５０ｋＷまでのより高い出力でレーザビームを発生させることが可能なシングルモード連続波イッテルビウムファイバレーザまたはマルチモード連続波イッテルビウムファイバレーザであってもよい。ファイバレーザ１１２の例には、ＩＰＧ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販のＹＬＲ ＳＭシリーズレーザまたはＹＬＲ ＨＰシリーズレーザが含まれる。また、ファイバレーザ１１２は、複数のファイバを通して１つまたは複数のレーザビームを選択的に送達することが可能な、２０１５年８月１３日に出願された「Ｍｕｌｔｉｂｅａｍ Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ」と題する特許文献１に開示されるタイプなどのマルチビームファイバレーザを備えてもよい。
レーザ溶接ヘッド１１０は一般的に、出力ファイバ１１１からのレーザビームを平行にするためのコリメータ１２２と、平行ビーム１１６を反射および移動させるための少なくとも第１の可動ミラー１３２および第２の可動ミラー１３４と、加工物１０２に合焦ビーム１１８を合焦および送達するための焦点レンズ１４２とを備える。また、図示する実施形態では、固定ミラー１４４が、平行レーザビーム１１６を第２の可動ミラー１３４から焦点レンズ１４２まで導くために使用される。コリメータ１２２、可動ミラー１３２、１３４、焦点レンズ１４２、および固定ミラー１４４は、以下で詳細に説明されるように共に結合され得る別個のモジュール１２０、１３０、１４０内に設けられ得る。また、レーザ溶接ヘッド１１０は、例えば第２のミラー１３４から焦点レンズ１４２に向かって光が反射されるようにミラー１３２、１３４が配置される場合などには、固定ミラー１４４を有さずに構成されてもよい。
可動ミラー１３２、１３４は、平行ビーム１１６を移動させ、したがって合焦ビーム１１８を少なくとも２つの異なる垂直軸２、４に沿って加工物１０２に対して移動させるために、個々の軸１３１、１３３周りに回動可能である。可動ミラー１３２、１３４は、迅速に方向反転し得る、ガルバノモータにより可動のガルバノミラーであってもよい。他の実施形態では、ステップモータなどの他の機構がミラーを移動させるために使用され得る。レーザ溶接ヘッド１１０において可動ミラー１３２、１３４を使用することにより、レーザビーム１１８は、溶接ヘッド１１０全体を移動させる必要性を伴わずにおよび回転プリズムを使用することなく、シーム発見およびシーム追随および／またはビームウォブリングのために正確に、制御可能に、かつ迅速に移動することが可能となる。
溶接ヘッド１１０の一実施形態では、可動ミラー１３２、１３４が、図１Ａに示すように１０°未満の走査角α内およびより具体的には約１°～２°の走査角内でビーム１１８を回動させ、それによりビームをウォブリングさせることによって、比較的狭い視野（例えば３０ｍｍ×３０ｍｍ未満）の範囲内のみでビーム１１８を移動させる。対照的に、従来のレーザ走査ヘッドは、一般的にははるかにより広い視野（例えば５０ｍｍ×５０ｍｍ超および２５０ｍｍ×２５０ｍｍの大きさ）内におけるレーザビームの移動を提供し、より広い視野および走査角に対応するように設計される。したがって、可動ミラー１３２、１３４を使用することによりレーザ溶接ヘッド１１０において比較的狭い視野のみを提供することは、直感に反し、ガルバノスキャナを使用した場合により広い視野が提供されるという従来の知識と相容れない。視野および走査角を限定することにより、例えばさらなる高速化が可能となること、レンズなどのより安価な構成要素と共に使用することが可能となること、ならびにエアナイフ付属品および／またはガスアシスト付属品などの付属品と共に使用することが可能となることなどによって、溶接ヘッド１１０においてガルバノミラーを使用した場合の利点がもたらされる。
溶接ヘッド１１０のこの例の実施形態におけるより狭い視野および走査角により、第２のミラー１３４は、第１のミラー１３２と実質的に同一のサイズであってもよい。対照的に、従来のガルバノスキャナは、一般的にはより広い視野および走査角を可能にするためにより大きな第２のミラーを使用し、このより大きな第２のミラーは、少なくとも１つの軸における移動速度を限定し得る。したがって、溶接ヘッド１１０内におけるより小さなサイズの第２のミラー１３４（例えば第１のミラー１３２とほぼ同一サイズ）により、ミラー１３４は、大きな走査角をもたらす従来のガルバノスキャナ内のより大きなミラーと比較した場合に、より高速での移動が可能となる。
焦点レンズ１４２は、レーザ溶接ヘッドで使用することが知られ、例えば１００ｍｍ～１０００ｍｍの範囲にわたる様々な焦点距離を有する焦点レンズを備え得る。従来のレーザ走査ヘッドは、より広い視野内でビームを合焦させるためにはるかにより大きな直径を有する（例えば３３ｍｍ直径ビームに対しては３００ｍｍ直径レンズ）、Ｆθレンズ、視野平坦化レンズ、またはテレセントリックレンズなどの多素子走査レンズを使用する。可動ミラー１３２、１３４が、比較的狭い視野内でビームを移動させることとなるため、より大きな多素子走査レンズ（例えばＦθレンズ）は、必要とされず使用されない。本開示による溶接ヘッド１１０の一例の実施形態では、５０ｍｍ直径平凸Ｆ３００焦点レンズが、約１５ｍｍ×５ｍｍの視野内で移動するように約４０ｍｍの直径を有するビームを合焦するために使用され得る。また、より小さな焦点レンズ１４２の使用により、エアナイフ付属品および／またはガスアシスト付属品などの追加の付属品を溶接ヘッド１１０の端部にて使用することが可能となる。従来のレーザ走査ヘッドに必要とされるより大きな走査レンズは、かかる付属品の使用を制限する。
また、溶接用の少なくとも２つのビームスポット（例えば溶接部の両側などに）を与えるためにレーザビームを分けるためのビームスプリッタなどの他の光学構成要素が、レーザ溶接ヘッド１１０において使用されてもよい。また、追加の光学構成要素が、回折光学系を備えてもよく、以下でさらに詳細に説明されるようにコリメータ１２２とミラー１３２、１３４との間に位置決めされてもよい。
保護ウィンドウ１４６が、溶接プロセスにより生成されるデブリからレンズおよび他の光学系を保護するために、レンズ１４２の正面に設けられ得る。また、レーザ溶接ヘッド１１０は、保護ウィンドウ１４６または焦点レンズ１４２の全体に高速空気流を供給してデブリを除去するためのエアナイフ、および／または溶接部位に対して同軸方向にもしくは軸外にシールドガスを送達して溶接プルームを抑えるためのガスアシスト付属品などの、溶接ヘッド付属品１１６を備えてもよい。したがって、可動ミラーを有するレーザ溶接ヘッド１１０は、既存の溶接ヘッド付属品と共に使用することが可能である。
また、レーザ溶接システム１００の図示する実施形態は、例えばビーム１１８より前の位置などでシーム１０４を検出および位置特定するためにカメラなどの検出器１５０を備える。カメラ／検出器１５０は、溶接ヘッド１１０の一方の側に概略的に示されるが、カメラ／検出器１５０は、シーム１０４を検出および位置特定するために溶接ヘッド１１０を貫通するように方向付けられてもよい。
さらに、レーザ溶接システム１００の図示する実施形態は、例えば溶接ヘッド１１０において感知される状態、シーム１０４の検出位置、ならびに／またはレーザビーム１１８の移動および／もしくは位置などに応答して、ファイバレーザ１１２と、可動ミラー１３２、１３４および／または移動ステージ１０８、１１４の位置決めとを制御するための制御システム１６０を備える。レーザ溶接ヘッド１１０は、熱状態を感知するために、それぞれ第１の可動ミラー１３２および第２の可動ミラー１３４の近傍に第１の熱センサ１６２および第２の熱センサ１６４などのセンサを備えてもよい。制御システム１６０は、データを受信して可動ミラー１３２、１３４の近傍の熱状態をモニタリングするためにセンサ１６２、１６４に電気接続される。また、制御システム１６０は、例えばシーム１０４の検出位置などを表すカメラ／検出器１５０からのデータを受信することによって溶接動作をモニタリングし得る。
制御システム１６０は、例えばレーザを停止することにより、レーザパラメータ（例えばレーザ出力）を変更することにより、または任意の他の調節可能なレーザパラメータを調節することにより、ファイバレーザ１１２を制御してもよい。制御システム１６０は、レーザ溶接ヘッド１１０における感知された状態に応答してファイバレーザ１１２を停止させ得る。感知された状態は、センサ１６２、１６４の一方または両方により感知された熱状態であってもよく、高出力レーザにより引き起こされる高温または他の状態を結果として生じさせるミラー誤作動を示し得る。
制御システム１６０は、安全インターロックを作動させることによりファイバレーザ１１２を停止させ得る。安全インターロックは、出力ファイバ１１１がコリメータ１２２から接続解除された場合に安全インターロック状態が作動されレーザが停止されるように、出力ファイバ１１１とコリメータ１２２との間に構成される。図示する実施形態では、レーザ溶接ヘッド１１０は、安全インターロック特徴の範囲が可動ミラー１３２、１３４まで及ぶようにするインターロック経路１６６を備える。インターロック経路１６６は、出力ファイバ１１１と制御システム１６０との間の範囲に及び、それにより制御システム１６０は、レーザ溶接ヘッド１１０において検出された危険な可能性のある状態に応答して安全インターロック状態を作動させることが可能となる。この実施形態では、制御システム１６０は、センサ１６２、１６４の一方または両方により検出された所定の熱状態に応答してインターロック経路１６６を介して安全インターロック状態を作動させ得る。
また、制御システム１６０は、レーザ１１２をオフに切り替えることなくビーム１１８の移動または位置に応答してレーザパラメータ（例えばレーザ出力）を制御し得る。可動ミラー１３２、１３４の一方が、範囲外にまたは過度に低速でビーム１１８を移動させると、制御システム１６０は、レーザによる損傷を回避するためにビームスポットのエネルギーを動的に制御するようにレーザ出力を低下させ得る。制御システム１６０は、マルチビームファイバレーザにおけるレーザビームの選択をさらに制御し得る。
また、制御システム１６０は、例えばシーム１０４を発見、トラッキング、および／または追随するために合焦ビーム１１８の位置を補正するように、カメラ／検出器１５０からのシーム１０４の検出位置に応答して可動ミラー１３２、１３４の位置決めを制御し得る。制御システム１６０は、カメラ／検出器１５０からのデータを使用してシーム１０４の位置を識別し、次いでビーム１１８がシーム１０４に合致するまでミラー１３２、１３４の一方または両方を移動させることにより、シーム１０４を発見し得る。制御システム１６０は、ビーム１１８が溶接の実施のためにシームに沿って移動する場合にビームがシーム１０４に合致するように、ビーム１１８の位置を連続的に調節または補正するためにミラー１３２、１３４の一方または両方を移動させることによってシーム１０４を追随し得る。また、制御システム１６０は、以下でさらに詳細に説明するように、溶接中にウォブル移動を生じさせるために可動ミラー１３２、１３４の一方または両方を制御し得る。
したがって、制御システム１６０は、レーザおよびミラーの両方を共に制御するために共に機能するレーザ制御部およびミラー制御部の両方を含む。制御システム１６０は、例えばハードウェア（例えば汎用コンピュータ）と、ファイバレーザおよびガルバノミラーの制御において知られているソフトウェアとを備えてもよい。既存のガルバノ制御ソフトウェアが使用されてもよく、既存のガルバノ制御ソフトウェアは、例えば本明細書において説明されるようにガルバノミラーを制御することが可能となるように修正されてもよい。
図２Ａ～図２Ｄは、シーム２０４の撹拌溶接を実施するために使用され得るウォブルパターンの例を示す。本明細書において、「ウォブル」は、１０°未満の走査角により画定された比較的狭い視野の範囲内におけるレーザビームの（例えば２軸における）往復移動を示す。図２Ａおよび図２Ｂは、シーム２０４に沿って逐次的に形成されつつある円形パターンおよび図８のパターンをそれぞれ示す。図２Ｃおよび図２Ｄは、シーム２０４に沿って形成されつつあるジグザグパターンおよび波状パターンをそれぞれ示す。特定のウォブルパターンが図示されるが、他のウォブルパターンもまた本開示の範囲内に含まれる。レーザ溶接ヘッド１１０において可動ミラーを使用する１つの利点は、様々な異なるウォブルパターンにしたがってビームを移動させることが可能となる点である。
図３Ａ～図３Ｄは、従来の無操縦ビーム（図３Ｃおよび図３Ｄ）と比較した場合の図８のウォブルパターン（図３Ａおよび図３Ｂ）により形成される溶接部の比較を示す。一例では（図３Ａおよび図３Ｂ）、２つのアルミニウム６０６１－Ｔ６合金片が、３００Ｈｚウォブル、２．７５ｋＷの出力、３．５ｍ／分の速度、および０．０１２インチの間隙を有する９０°の図８のパターンで移動する２ｍｍ直径ビームスポットで溶接される。他の例では（図３Ｃおよび図３Ｄ）、２つのアルミニウム６０６１－Ｔ６合金片が、ウォブル無し、２．０ｋＷの出力、３．５ｍ／分の速度、および０．０１２インチの間隙を有するビームスポットで溶接される。図示するように、図８のウォブルを用いた表面上における溶接品質は、無操縦ビームに比べて改善される。特に、溶接部全体にわたる均一性が、図３Ｃに比べて図３Ａで示されるように改善される。また、図３Ｂにおける断面は、溶接部にて（図３Ｄと比較した場合に）面積の縮小がより少ないことを示しており、これは、シーム２０４の間隙をより効果的に架橋する図８のウォブルパターンに起因する。また、本明細書において説明されるレーザ溶接システムおよび方法は、溶接が通例困難なチタンなどの材料を用いた溶接を改善させるためにも使用され得る。
図４～図１５は、レーザ溶接ヘッド４１０の一実施形態をさらに詳細に示す。１つの特定の実施形態が図示されるが、本明細書において説明されるレーザ溶接ヘッドならびにシステムおよび方法の他の実施形態もまた本開示の範囲に含まれる。図４に示すように、レーザ溶接ヘッド４１０は、コリメータモジュール４２０、ウォブラモジュール４３０、およびコアブロックモジュール４４０を備える。ウォブラモジュール４３０は、上述のような第１の可動ミラーおよび第２の可動ミラーを備え、コリメータモジュール４２０とコアブロックモジュール４４０との間に結合される。
図５および図６は、コリメータモジュール４２０をさらに詳細に示す。図５に示すように、コリメータモジュール４２０の入力端部４２１が、出力ファイバコネクタに結合されるように構成され、出力ファイバが接続解除された場合に安全インターロックを与えるために出力ファイバコネクタ（図示せず）に接続したファイバインターロックコネクタ４２５を備える。図６に示すように、コリメータモジュール４２０の出力端部４２３は、ウォブラモジュール４３０に結合されるように構成され（図４を参照）、安全インターロック経路の範囲がウォブラモジュール４３０の中まで及ぶようにするためにファイバインターロックコネクタ４２７を備える。コリメータモジュール４２０は、レーザ溶接ヘッドでの使用が知られるタイプなどの固定されたコリメータレンズ対を有するコリメータ（図示せず）を備え得る。他の実施形態では、コリメータは、ビームスポットサイズおよび／または焦点の調節が可能な可動レンズなどの他のレンズ構成を備えてもよい。
図７～図１０は、ウォブラモジュール４３０をさらに詳細に示す。ウォブラモジュール４３０の図示する実施形態は、コリメータモジュール４２０に結合するための入力アパーチャ４３１と、コアブロックモジュール４４０に結合するための出力アパーチャ４３３とを備える（図４を参照）。入力アパーチャ４３１は、水冷式開口絞りを備えてもよい。
また、図８に示すように、ウォブラモジュール４３０の図示する実施形態は、種々の垂直方向軸周りにガルバノミラー４３２、４３４を移動させるための第１のガルバノメータ４３６および第２のガルバノメータ４３８を備える。レーザ走査ヘッドでの使用で知られるガルバノメータが使用され得る。ガルバノメータ４３６、４３８は、ガルバノコントローラ（図示せず）に接続するための接続部４３７を備え得る。ガルバノコントローラは、ミラーの移動を、したがってレーザビームの移動および／または位置決めを制御するためにガルバノメータを制御するためのハードウェアおよび／またはソフトウェアを備え得る。既知のガルバノ制御ソフトウェアが使用されてもよく、既知のガルバノ制御ソフトウェアは、例えばシーム発見、ウォブラパターン、およびレーザとの通信などの本明細書において説明される機能を提供するように修正されてもよい。
図７に示すように、ウォブラモジュール４３０は、コリメータファイバインターロックコネクタ４２７に接続するためのファイバインターロックコネクタ４３５を備える。また、ウォブラモジュール４３０は、ガルバノコントローラに接続するためのガルバノファイバインターロックコネクタ４３７を備える。したがって、安全インターロックは、ウォブラモジュール４３０およびガルバノコントローラまでの範囲に及ぶ。ガルバノコントローラは、例えばウォブラモジュール４３０内における感知される状態に応答してなど安全インターロック状態を作動させるように構成され得る。
図９および図１０に示すように、ウォブラモジュール４３０は、ミラー４３２、４３４のそれぞれの近傍に熱プローブ４６２、４６４を備える。熱プローブ４６２、４６４は、ウォブラモジュール４３０内のそれぞれの位置にて熱状態（例えば、温度）を感知し、ガルバノ接続部４３７を経由してガルバノコントローラに接続され得る。したがって、ガルバノコントローラは、ウォブラモジュール４３０内における危険状態の可能性を示唆する高温などの所定の状態が生じたか否かを判定するために熱プローブ４６２、４６４をモニタリングし得る。可動ミラー４３２、４３４の一方が誤作動すると、例えばウォブラモジュール４３０内に送られる高出力レーザは、適切に反射されず、危険状態を生じさせ得る。したがって、ガルバノコントローラは、危険状態に応答してレーザを停止するために安全インターロックを作動させ得る。熱プローブは、セラミック内部にバイメタルストリップなどの既知のセンサを備え得る。
図１１は、コアブロックモジュール４４０をさらに詳細に示す。コアブロックモジュール４４０は、ウォブラモジュール４３０から受けたビームを焦点レンズ４４２に、次いで加工物に方向転換する固定ミラー（図示せず）を備える。図示するように、コアブロックモジュール４４０は、コアブロックハウジング４４１と、コアブロックハウジング４４１の一方の側に結合された合焦およびウィンドウハウジング４４３とを備える。カメラモジュール（図示せず）が、合焦およびウィンドウハウジング４４３を介して与えられる視野内で合焦ビームおよび／または加工物をモニタリングするために、コアブロックハウジング４４１の反対側に結合され得る。
合焦およびウィンドウハウジング４４３は、焦点レンズ４４２および保護ウィンドウ４４６を含む。図１２に示すように、保護ウィンドウ４４６は、取外し可能かつ交換可能であってもよい。また、合焦およびウィンドウハウジング４４３は、保護ウィンドウ４４６の状態をモニタリングするために、サーミスタ４７２およびフォトダイオード４７４などのセンサを有するウィンドウ状態モニタリング回路４７０を含む。さらに、コアブロックハウジング４４１は、合焦およびウィンドウハウジング４４３内の状態モニタリング回路４７０に接続するための状態モニタリングコネクタ４７５と、溶接ヘッドモニタ（図示せず）に接続するための溶接モニタコネクタ４７７とを備える。
図１３および図１４は、モジュール４２０、４３０、４４０のそれぞれが共に結合され、合焦ビーム４１８を発する、組み立てられたレーザ溶接ヘッド４１０を示す。コリメータモジュール４２０に結合されるレーザビームが平行にされ、平行ビームは、ウォブラモジュール４３０に送られる。ウォブラモジュール４３０は、ミラーを使用して平行ビームを移動させ、この移動している平行ビームをコアブロックモジュール４４０に導く。次いで、コアブロックモジュール４４０は、移動ビームを合焦させ、合焦ビーム４１８は、加工物（図示せず）に送られる。
図１５は、共に結合された場合のウォブラモジュール４３０およびコアブロックモジュール４４０の内部における平行ビーム４１６の経路を示す。図示するように、ウォブラモジュールに入力された平行ビーム４１６は、第１のガルバノミラー４３２から第２のガルバノミラー４３４に反射され、次いでコアブロックモジュール内部の固定ミラー４４４から反射され、コアブロックモジュールから出力する。固定ミラー４４４は、ビーム４１６をモニタリングするためのカメラと共に使用することを可能にするように赤外線ミラーであってもよい。
図１６を参照すると、可動ミラーおよびレーザ溶接システムを有するレーザ溶接ヘッド１６１０のさらなる実施形態がさらに詳細に説明される。レーザ溶接ヘッド１６１０のこの実施形態は、ビームを成形するための少なくとも１つのビーム成形回折光学素子１６２６をさらに備える。ビーム成形回折光学素子１６２６は、溶接ヘッド１６１０内のコリメータ１６２２と可動ミラー１６３２、１６３４との間に位置する。ビーム成形回折光学素子１６２６は、平行ビームを成形し、次いで成形ビームは、例えば上述のようなミラー１６３２、１６３４により移動される。
ビーム成形回折光学素子１６８２の一例は、図１７Ａに示すようにガウスプロファイルおよび円形ビームスポットを有する入力ビームを受けるトップハットビーム成形素子を備え、図１７Ｂに示すように均一な正方形または「トップハット」プロファイルおよび矩形または正方形のビームスポットを有する成形ビームを生成する。他のビーム成形回折光学素子は、図１７Ｃに示すように入力ビームを１次元または２次元のビームレットアレイに変換する回折ビームスプリット要素と、入力ビームをリングまたは一連のリングへと成形するリングジェネレータ要素と、入力ビームをドーナツ形状リングへと成形する回折ボルテックスレンズとを備え得るが、それらに限定されない。
したがって、種々のビーム成形回折光学素子１６２６が使用されて、異なる形状および／またはサイズのビームを生成し得る。また、ドーナツ形状ビームスポットは、ビームの中心における高出力集中が解消されることによってより均一な出力分布を有し得る。図１８Ａ～図１８Ｃに示すように、種々の回折光学素子により、それぞれ異なるサイズを有する矩形ビームが生成され、それにより溶接および他の用途のためのそれぞれ異なる「ブラッシングサイズ」および分解能が可能となる。より小さなビームスポットまたは「ブラッシングサイズ」が、例えばより高い分解能が望ましい小エリアまたはエッジ周囲などに対して使用されてもよい。
一実施形態では、ビーム成形回折光学素子１６２６は、ビーム成形モジュール１６２４内に位置し、このビーム成形モジュール１６２４は、例えば上述のようにコリメータモジュール１６２０とウォブラモジュール１６３０との間に取外し可能に位置決めされ得る。したがって、種々の回折光学系を有するビーム成形モジュール１６２４は、溶接ヘッド１６１０内において交換可能に使用され得る。また、ビーム成形モジュール１６２４は、上述のように安全インターロック経路１６６６を与え得る。
さらに別の実施形態では、溶接ヘッド１６１０は、複数のビームを選択的に送達することが可能なマルチビームファイバレーザ１６１２に結合され得る。マルチビームファイバレーザの一例は、２０１５年８月１３日に出願された「Ｍｕｌｔｉｂｅａｍ Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ」と題する特許文献１にさらに詳細に記載されている。この特許文献１は、参照により本明細書に完全に組み込まれる。複数のビームは、異なるモード、出力、エネルギー密度、プロファイル、および／またはサイズなどのそれぞれ異なる特徴を有し得る。例えば、図１９は、それぞれ異なるサイズを有する複数のビームを示す。複数のビームは、同時に送達されてもよく、または異なる特徴を有する個々のビームが、異なる動作を提供するために（例えば加熱、溶接、後処理など）異なる時点にて個別におよび選択的に送達されてもよい。また、複数のビームは、例えば図２０に示すように複数の成形ビームを生成するために回折光学系１６２６によって成形されてもよい。したがって、複数のビームの形状および／またはサイズは、マルチビームファイバレーザ１６１２および／または種々の回折光学素子１６２６を使用してそれぞれ異なる動作または用途に対して変更され得る。例えばいくつかの溶接用途の場合には、１つまたは複数のビームが、より均一な出力分布を提供するためにリング形状またはドーナツ形状に成形され得る。
したがって、本明細書において説明される実施形態による可動ミラーを有するレーザ溶接ヘッドにより、様々な溶接用途に対して使用されるレーザビームの移動、サイズ、および／または形状に対する制御の改善が可能となる。したがって、本明細書において説明される可動ミラーを有するレーザ溶接ヘッドならびに溶接システムおよび方法の実施形態は、より強力で、より平滑で、より均一な溶接部を形成するために使用され得る。
本明細書では本発明の原理を説明してきたが、本説明は、もっぱら例としてなされたものであり、本発明の範囲に関する限定としてなされたものではない点を当業者には理解されたい。本明細書において図示および説明される例示の実施形態に加えて、本発明の範囲内において他の実施形態が予期される。当業者による修正および代替は、添付の特許請求の範囲のみにより限定されるべき本発明の範囲内に含まれるものとみなされる。
１００ レーザ溶接システム
１０２ 加工物
１０４ シーム
１０６ 溶接ビード
１０８ 移動ステージ
１１０ レーザ溶接ヘッド
１１１ 出力ファイバ
１１１ａ コネクタ
１１２ ファイバレーザ
１１４ 移動ステージ
１１６ 平行ビーム
１１８ 合焦ビーム
１２０ モジュール
１２２ コリメータ
１３０ モジュール
１３１ 軸
１３２ 第１の可動ミラー
１３３ 軸
１３４ 第２の可動ミラー
１４０ モジュール
１４２ 焦点レンズ
１４４ 固定ミラー
１４６ 保護ウィンドウ
１５０ カメラ／検出器
１６０ 制御システム
１６２ センサ
１６４ センサ
１６６ インターロック経路
２０４ シーム
４１０ レーザ溶接ヘッド
４１６ 平行ビーム
４１８ 合焦ビーム
４２０ コリメータモジュール
４２１ 入力端部
４２３ 出力端部
４２５ ファイバインターロックコネクタ
４２７ コリメータファイバインターロックコネクタ
４３０ ウォブラモジュール
４３１ 入力アパーチャ
４３２ ガルバノミラー
４３３ 出力アパーチャ
４３４ ガルバノミラー
４３５ ファイバインターロックコネクタ
４３６ 第１のガルバノメータ
４３７ ガルバノファイバインターロックコネクタ、ガルバノ接続部
４３８ 第２のガルバノメータ
４４０ コアブロックモジュール
４４１ コアブロックハウジング
４４２ 焦点レンズ
４４３ 合焦およびウィンドウハウジング
４４４ 固定ミラー
４４６ 保護ウィンドウ
４６２ 熱プローブ
４６４ 熱プローブ
４７０ ウィンドウ状態モニタリング回路
４７２ サーミスタ
４７４ フォトダイオード
４７５ 状態モニタリングコネクタ
４７７ 溶接モニタコネクタ
１６１０ レーザ溶接ヘッド
１６１２ マルチビームファイバレーザ
１６２０ コリメータモジュール
１６２２ コリメータ
１６２４ ビーム成形モジュール
１６２６ ビーム成形回折光学素子
１６３０ ウォブラモジュール
１６３２ 可動ミラー
１６３４ 可動ミラー
１６６６ 安全インターロック経路
１６８２ ビーム成形回折光学素子
α 走査角

Claims (23)

  1. ファイバレーザの出力ファイバに結合されるように構成されたコリメータと、
    前記コリメータから平行レーザビームを受け、約１°～２°の走査角により画定される限定された視野内のみにおいて第１の軸および第２の軸に沿って前記平行レーザビームをウォブル移動させるように構成された、少なくとも第１の可動ミラーおよび第２の可動ミラーと、
    前記平行レーザビームが移動される間に加工物に対して前記平行レーザビームを合焦するように構成された焦点レンズと、
    を備える、レーザ溶接ヘッド。
  2. 前記第１の可動ミラー及び前記第２の可動ミラーはガルバノミラーである、請求項１に記載のレーザ溶接ヘッド。
  3. 前記第１の可動ミラー及び前記第２の可動ミラーは、３０ｍｍ×３０ｍｍ未満の寸法を有する限定された視野内のみで前記平行レーザビームを移動させるように構成される、請求項１に記載のレーザ溶接ヘッド。
  4. 溶接中に溶接部位にガスを送達するために前記焦点レンズの近傍にガスアシスト付属品をさらに備える、請求項１に記載のレーザ溶接ヘッド。
  5. 前記焦点レンズの後に保護ウィンドウと、前記保護ウィンドウの近傍にエアナイフと、をさらに備える、請求項１に記載のレーザ溶接ヘッド。
  6. 前記第１の可動ミラーおよび前記第２の可動ミラーの近傍に少なくとも第１の熱センサおよび第２の熱センサをそれぞれさらに備え、溶接すべきシームを検出するための検出器と、前記コリメータから前記第１の可動ミラー及び前記第２の可動ミラーの近傍までの範囲に及ぶ安全インターロック経路と、をさらに備える、請求項１に記載のレーザ溶接ヘッド。
  7. ファイバレーザの出力ファイバに結合されるように構成されたコリメータを備えるコリメータモジュールと、
    前記コリメータモジュールに結合されたウォブラモジュールであって、前記コリメータから平行レーザビームを受け、約１°～２°の走査角により画定される限定された視野内のみにおいて第１の軸および第２の軸に沿って前記平行レーザビームをウォブル移動させるように構成された少なくとも第１の可動ミラーおよび第２の可動ミラーを備える、ウォブラモジュールと、
    前記平行レーザビームを合焦するように構成された焦点レンズを少なくとも備える、前記ウォブラモジュールに結合されたコアブロックモジュールと、
    を備える、レーザ溶接ヘッド。
  8. 平行ビームを受け成形するように構成された回折光学系を備えた、前記コリメータモジュールに結合されたビーム成形モジュールをさらに備える、請求項７に記載のレーザ溶接ヘッド。
  9. 前記ウォブラモジュールは、ガルバノミラーを備える第１のガルバノモジュールおよび第２のガルバノモジュールを備え、前記第１のガルバノモジュール及び前記第２のガルバノモジュールは、ガルバノコントローラに接続されるように構成される、請求項７に記載のレーザ溶接ヘッド。
  10. 前記コアブロックモジュールに結合されたカメラモジュールをさらに備え、前記カメラモジュールは、溶接すべきシームを検出するためのカメラまたは検出器を少なくとも備える、請求項７に記載のレーザ溶接ヘッド。
  11. 前記コアブロックモジュールは、前記第１の可動ミラー及び前記第２の可動ミラーから前記焦点レンズに前記平行レーザビームを反射するように構成された固定ミラーを備える、請求項７に記載のレーザ溶接ヘッド。
  12. 前記コリメータモジュールは、出力ファイバコネクタ上の対となるインターロックコネクタに接続するためのファイバインターロックコネクタを備え、それにより、前記出力ファイバコネクタが前記コリメータモジュールに接続されていない場合に安全インターロック状態が提供され、前記コリメータモジュールおよび前記ウォブラモジュールは、前記ウォブラモジュール内のセンサに応答して前記安全インターロック状態を提供するように構成されたファイバインターロック接続部を備える、請求項７に記載のレーザ溶接ヘッド。
  13. 前記ウォブラモジュールは、前記第１の可動ミラーおよび前記第２の可動ミラーの近傍に少なくとも第１の熱センサおよび第２の熱センサをそれぞれ備え、前記安全インターロック状態は、前記第１の熱センサ及び前記第２の熱センサに応答して提供される、請求項１２に記載のレーザ溶接ヘッド。
  14. 前記ウォブラモジュールは、約１°～２°の走査角により画定される限定された視野内のみにおいて前記第１の可動ミラー及び前記第２の可動ミラーを移動させるように構成される、請求項７に記載のレーザ溶接ヘッド。
  15. 出力ファイバを備えるファイバレーザと、
    前記ファイバレーザの前記出力ファイバに結合された溶接ヘッドであって、
    ファイバレーザの出力ファイバに結合されるように構成されたコリメータ、
    前記コリメータから平行レーザビームを受け、約１°～２°の走査角により画定される限定された視野内のみにおいて第１の軸および第２の軸に沿って前記平行レーザビームをウォブル移動させるように構成された、少なくとも第１の可動ミラーおよび第２の可動ミラー、ならびに
    前記平行レーザビームを合焦するように構成された焦点レンズ
    を備える、溶接ヘッドと、
    少なくとも前記ファイバレーザと前記第１の可動ミラー及び前記第２の可動ミラーの位置とを制御するための制御システムと、
    を備える、レーザ溶接システム。
  16. 前記ファイバレーザは、複数のレーザビームを送達するための複数の出力ファイバを備える、請求項１５に記載のレーザ溶接システム。
  17. 前記制御システムは、ウォブルパターンを提供するために前記第１の可動ミラー及び前記第２の可動ミラーの少なくとも一方を制御するように構成される、請求項１５に記載のレーザ溶接システム。
  18. 溶接すべきシームを検出するための検出器をさらに備え、前記制御システムは、前記シームを発見および／または追随するために前記平行レーザビームを移動させるように前記第１の可動ミラー及び前記第２の可動ミラーの少なくとも一方を制御するように構成される、請求項１５に記載のレーザ溶接システム。
  19. 前記溶接ヘッドは、センサを備え、前記制御システムは、前記センサに応答して前記ファイバレーザを停止させるように構成される、請求項１５に記載のレーザ溶接システム。
  20. 前記センサは、前記第１の可動ミラー及び前記第２の可動ミラーそれぞれの近傍に熱センサを備える、請求項１９に記載のレーザ溶接システム。
  21. 前記コリメータは、前記出力ファイバの出力ファイバコネクタに結合されたファイバインターロックコネクタを備え、それにより、前記出力ファイバコネクタの接続解除によって前記ファイバレーザを停止させる安全インターロック状態が結果としてもたらされ、前記制御システムは、前記熱センサにより感知された所定の熱状態に応答して前記安全インターロック状態を作動させる、請求項２０に記載のレーザ溶接システム。
  22. 前記制御システムは、前記平行レーザビームの移動および／または位置に応答してレーザ出力を調節するために前記ファイバレーザを制御するように構成される、請求項１５に記載のレーザ溶接システム。
  23. 前記レーザ溶接ヘッドは、前記平行レーザビームを成形するために前記コリメータと前記第１の可動ミラー及び前記第２の可動ミラーとの間に少なくとも１つの回折光学素子をさらに備える、請求項１５に記載のレーザ溶接システム。
JP2017565705A 2015-06-19 2016-06-20 ビームの移動を可能にするデュアル可動ミラーを有するレーザ溶接ヘッド並びに当該レーザ溶接ヘッドを使用するレーザ溶接システム及び方法 Active JP7113621B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562182211P 2015-06-19 2015-06-19
US62/182,211 2015-06-19
US201662294731P 2016-02-12 2016-02-12
US62/294,731 2016-02-12
PCT/US2016/038382 WO2016205805A1 (en) 2015-06-19 2016-06-20 Laser welding head with dual movable mirrors providing beam movement

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2018520007A JP2018520007A (ja) 2018-07-26
JP2018520007A5 JP2018520007A5 (ja) 2019-07-18
JP7113621B2 true JP7113621B2 (ja) 2022-08-05

Family

ID=57546464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017565705A Active JP7113621B2 (ja) 2015-06-19 2016-06-20 ビームの移動を可能にするデュアル可動ミラーを有するレーザ溶接ヘッド並びに当該レーザ溶接ヘッドを使用するレーザ溶接システム及び方法

Country Status (11)

Country Link
US (2) US10751835B2 (ja)
EP (2) EP3310518B1 (ja)
JP (1) JP7113621B2 (ja)
KR (1) KR102536222B1 (ja)
CN (2) CN107708914B (ja)
CA (2) CA2989860C (ja)
ES (1) ES2887211T3 (ja)
MX (1) MX2017016364A (ja)
PL (1) PL3310518T3 (ja)
RU (1) RU2711996C2 (ja)
WO (1) WO2016205805A1 (ja)

Families Citing this family (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101857544B1 (ko) * 2016-01-13 2018-05-15 최병찬 레이저 광학 장치 및 헤드
CN116727841A (zh) * 2016-02-12 2023-09-12 Ipg光子公司 具有提供光束对准和/或摇摆运动的双可移动反射镜的激光切割头
WO2018098397A1 (en) 2016-11-25 2018-05-31 Glowforge Inc. Calibration of computer-numerically-controlled machine
WO2018098398A1 (en) * 2016-11-25 2018-05-31 Glowforge Inc. Preset optical components in a computer numerically controlled machine
JP7034138B2 (ja) * 2017-03-17 2022-03-11 株式会社ダイヘン 溶接用センサ装置
DE102017213942B4 (de) * 2017-08-10 2021-06-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zum Laserschweißen
DE102017215838A1 (de) 2017-09-07 2019-03-07 Sauer Gmbh Austauschbares Optikmodul für eine Laserbearbeitungsmaschine
JP7340733B2 (ja) * 2017-09-21 2023-09-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザ加工ヘッドおよびこれを用いたレーザ加工システム
CN107953029A (zh) * 2017-12-29 2018-04-24 大族激光科技产业集团股份有限公司 焊接装置及焊接方法
CN108247200A (zh) * 2018-02-01 2018-07-06 西安中科微精光子制造科技有限公司 用于激光微孔加工的光束扫描系统和光束扫描方法
KR102598811B1 (ko) * 2018-03-06 2023-11-03 에스케이온 주식회사 배터리 모듈 및 이의 제조방법
DE102018205325A1 (de) * 2018-04-10 2019-10-10 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren zum Laserschweißen von transparenten Werkstücken und zugehörige Laserbearbeitungsmaschine
JP7336465B2 (ja) * 2018-05-08 2023-08-31 ラム リサーチ コーポレーション テレセントリックレンズ、光ビーム折り畳みアセンブリ、またはポリゴンスキャナを有するレンズ回路を含む原子層エッチングおよび原子層堆積の処理システム
CA3106370A1 (en) 2018-07-19 2020-01-23 Ipg Photonics Corporation Systems and methods for monitoring and/or controlling wobble-processing using inline coherent imaging (ici)
CN109016524A (zh) * 2018-08-07 2018-12-18 广东顺德华焯机械科技有限公司 塑料激光焊接的实时温度管理系统
CN108672923A (zh) * 2018-08-16 2018-10-19 深圳欧斯普瑞智能科技有限公司 一种双轴摆动光斑激光焊接加工头
US11331752B2 (en) 2018-08-30 2022-05-17 Ipg Photonics Corporation Backside surface welding system and method
KR20210042398A (ko) * 2018-08-30 2021-04-19 아이피지 포토닉스 코포레이션 레이저 가공 헤드와 함께 사용하기 위한 가스 차폐 디바이스
JP7366429B2 (ja) * 2018-09-05 2023-10-23 古河電気工業株式会社 溶接方法および溶接装置
EP3837082A4 (en) 2018-09-27 2022-06-08 IPG Photonics Corporation SYSTEM AND METHOD FOR VISUALIZING LASER ENERGY DISTRIBUTIONS THROUGH VARIOUS NEAR-FIELD SCANNING PATTERNS
DE102018219280A1 (de) * 2018-11-12 2020-05-14 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren zum spritzerfreien Schweißen, insbesondere mit einem Festkörperlaser
FR3088422B1 (fr) * 2018-11-14 2021-07-09 Ifotec Detecteur de position, dispositif de detection d’ouverture de porte et procede associe
DE102018220477A1 (de) 2018-11-28 2020-05-28 Trumpf Laser Gmbh Verfahren zum Laserschweißen einer Lichtleitfaser in einem Lochelement mittels eines UKP-Laserstrahls sowie zugehöriges optisches Element
DE102018220445A1 (de) * 2018-11-28 2020-05-28 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren zum Stoßschweißen zweier Werkstücke mittels eines UKP-Laserstrahls sowie zugehöriges optisches Element
CN109570760A (zh) * 2018-12-06 2019-04-05 浙江雷拉激光科技有限公司 一种光束整形焊接系统及方法
CN109530917B (zh) * 2018-12-24 2021-04-27 大族激光科技产业集团股份有限公司 激光焊接系统及方法
US20220118539A1 (en) * 2019-01-25 2022-04-21 Honda Motor Co., Ltd. Brazing device and brazing method
US11273520B2 (en) * 2019-01-31 2022-03-15 General Electric Company System and method for automated laser ablation
CN113692329A (zh) * 2019-04-05 2021-11-23 克利夫兰-克利夫斯钢铁产权公司 使用非氧化气氛遮蔽及冷却钢片/板之间的连续焊缝以减少连续焊缝表面上的氧化物形成
DE102019210019B4 (de) 2019-07-08 2021-06-10 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Optische Apparatur zum Laserschweißen eines Werkstücks, Verfahren zum Laserschweißen eines Werkstücks mittels mehrerer Teilstrahlen sowie Verwendung einer optischen Apparatur zum Laserschweißen
JP7295728B2 (ja) * 2019-07-11 2023-06-21 日本電信電話株式会社 レーザー光走査装置及びレーザー光走査方法
CN110280900B (zh) * 2019-07-22 2022-03-08 北京航星机器制造有限公司 一种用于钛合金的光束摆动激光焊接方法
DE102019122064A1 (de) * 2019-08-16 2021-02-18 Bystronic Laser Ag Bearbeitungsvorrichtung zur Laserbearbeitung eines Werkstücks, Teilesatz für eine Bearbeitungsvorrichtung zur Laserbearbeitung eines Werkstücks und Verfahren zur Laserbearbeitung eines Werkstücks
JP7203479B2 (ja) * 2019-08-29 2023-01-13 ビアメカニクス株式会社 レーザ加工装置
US20230066980A1 (en) * 2019-12-19 2023-03-02 Lg Energy Solution, Ltd. Battery module and method of manufacturing the same
KR20210079190A (ko) * 2019-12-19 2021-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 그 제조 방법
CN111037099B (zh) * 2019-12-31 2021-04-09 广东省科学院中乌焊接研究所 一种不等厚度铜及其合金板端面的激光焊接方法和系统
WO2021150691A1 (en) * 2020-01-21 2021-07-29 Ipg Photonics Corporation System and method for laser metal powder deposition
CN111451631B (zh) * 2020-04-02 2021-10-08 佛山根固激光科技有限公司 激光焊接头和焊接设备
JP2021194664A (ja) * 2020-06-11 2021-12-27 株式会社ダイヘン レーザ・アークハイブリッド溶接装置
US20220063018A1 (en) * 2020-08-27 2022-03-03 Dm3D Technology, Llc Vision-based rotary part offset correction for weld toolpathing
KR102612923B1 (ko) * 2020-10-30 2023-12-11 옵토투네 아게 광학 장치 및 레이저 가공 장치
EP4032652A1 (de) 2021-01-26 2022-07-27 Precitec GmbH & Co. KG Materialbearbeitung mittels laserstrahl mit wobbel-bewegung
CN112775549A (zh) * 2021-02-01 2021-05-11 山东鹰联光电科技股份有限公司 一种激光焊接装置及其焊接方法
US20220250188A1 (en) * 2021-02-05 2022-08-11 Silicon Light Machines Corporation Laser Marking System and Method
CN112975132A (zh) * 2021-03-16 2021-06-18 深圳市慧之光激光器件有限公司 一种焊点可调节的激光焊接器
GB2605412A (en) * 2021-03-31 2022-10-05 Jaguar Land Rover Ltd Methods for welding components of battery modules
CN113070573A (zh) * 2021-04-20 2021-07-06 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 激光焊接方法及装置
US11945130B2 (en) * 2021-05-03 2024-04-02 The Gillette Company Llc Methods of forming a razor blade assembly
RU2771495C1 (ru) * 2021-07-05 2022-05-05 Общество с ограниченной ответственностью "Полихром" Устройство многопозиционной фокусировки равномерного лазерного излучения для построения металлических деталей методом селективного лазерного плавления
CN113547204B (zh) * 2021-08-13 2023-01-10 奔腾激光(浙江)股份有限公司 一种四万瓦高功率激光切割头
CN113889830B (zh) * 2021-12-03 2022-02-25 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 光束的生成方法、设备和装置、存储介质及电子装置
CN114535609B (zh) * 2022-02-23 2023-03-28 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 一种利用超高频振动激光束调控金属粉末熔凝过程的方法
DE102022107324B4 (de) 2022-03-29 2024-03-28 Precitec Gmbh & Co. Kg Laserbearbeitungskopf mit Auslenkvorrichtungen
DE102022109848A1 (de) 2022-04-25 2023-10-26 TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG Laserbearbeitungskopf und Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks
CN114871571B (zh) * 2022-05-27 2023-05-26 华中科技大学 一种蓝光激光焊接机器人的一体式主副分束装置
USD1019434S1 (en) * 2022-06-14 2024-03-26 Shenzhen Xiyang Technology Co., Ltd. Laser head
FR3137186B1 (fr) 2022-06-27 2024-05-24 Cailabs Dispositif optique de balayage d'un faisceau lumineux sur une pièce à usiner
WO2024013931A1 (ja) * 2022-07-14 2024-01-18 株式会社ニコン 造形システム
WO2024022619A1 (en) 2022-07-29 2024-02-01 Nuovo Pignone Tecnologie - S.R.L. Method for manufacturing a shrouded impeller
CN116551176B (zh) * 2023-07-12 2023-09-15 长春理工大学 一种红外探测窗口激光焊接装置及焊接方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3126788B2 (ja) 1992-01-31 2001-01-22 株式会社アマダ レーザ溶接装置のアシストガス噴射制御装置
JP2003088966A5 (ja) 2001-09-14 2005-04-07 レーザマーキング装置，及び２次元コード印字方法
JP2007268610A (ja) 2006-03-09 2007-10-18 Nissan Motor Co Ltd レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法
JP2010501354A (ja) 2006-08-22 2010-01-21 ジーエスアイ・グループ・コーポレーション Ｘ−ｙ高速穴あけシステム
JP2012024808A (ja) 2010-07-23 2012-02-09 Miyachi Technos Corp スキャニング方式のレーザ加工装置
JP2012110905A (ja) 2010-11-22 2012-06-14 Panasonic Corp 溶接方法および溶接装置
JP2013071153A (ja) 2011-09-28 2013-04-22 Hitachi Via Mechanics Ltd レーザ加工装置及び方法
JP2014046330A (ja) 2012-08-30 2014-03-17 Keyence Corp レーザマーキング装置及びウォブル印字端部処理パターン生成プログラム並びにコンピュータで読取可能な記録媒体

Family Cites Families (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3471215A (en) * 1965-07-16 1969-10-07 American Optical Corp Fiber laser device provided with long flexible energy-directing probe-like structure
JPS57167692A (en) * 1981-04-09 1982-10-15 Toshiba Corp Laser device
EP0100933B1 (de) * 1982-08-02 1987-01-21 Institut für Kerntechnik und Energiewandlung e.V. Verfahren und Anordnung zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines fokussierten Elektronenstrahls
US4532402A (en) * 1983-09-02 1985-07-30 Xrl, Inc. Method and apparatus for positioning a focused beam on an integrated circuit
US4614868A (en) 1984-10-12 1986-09-30 Caterpillar Industrial Inc. Fiber optic seam tracking apparatus
DE4026759A1 (de) 1989-09-14 1991-03-28 Gen Electric Mit schweissstossverfolgung arbeitendes laserschweisssystem
CA2064004A1 (en) * 1990-05-23 1991-11-24 Shigeki Fujinaga Laser robot and method of controlling same, and light beam deflector and control signal generator therefor
JP2619737B2 (ja) * 1990-09-28 1997-06-11 三菱電機株式会社 レ−ザ加工装置
US5249192A (en) * 1991-06-27 1993-09-28 Laserscope Multiple frequency medical laser
JP2690466B2 (ja) * 1995-01-11 1997-12-10 住友電気工業株式会社 レーザビームスピンナ
US5991319A (en) 1997-11-21 1999-11-23 Trw Inc. Mirror failure detector for high power lasers
JP2000263276A (ja) * 1999-03-16 2000-09-26 Sekisui Chem Co Ltd レーザー加工ヘッド
US6531675B2 (en) * 2001-01-31 2003-03-11 Unova Ip Corp. Laser welding method and apparatus
US6723090B2 (en) * 2001-07-02 2004-04-20 Palomar Medical Technologies, Inc. Fiber laser device for medical/cosmetic procedures
NL1018906C2 (nl) * 2001-09-07 2003-03-11 Jense Systemen B V Laser scanner.
JP2003088966A (ja) 2001-09-14 2003-03-25 Hoya Photonics Corp レーザマーキング装置
JP4320524B2 (ja) * 2002-04-04 2009-08-26 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
JP3822188B2 (ja) * 2002-12-26 2006-09-13 日立ビアメカニクス株式会社 多重ビームレーザ穴あけ加工装置
DE10339220B4 (de) * 2003-08-26 2006-08-10 Hitachi Via Mechanics, Ltd., Ebina Spiegel für eine Ablenkeinheit in einem Lasersystem, Verfahren zu dessen Herstellung sowie Ablenkeinheit für ein Lasersystem
CA2489941C (en) * 2003-12-18 2012-08-14 Comau S.P.A. A method and device for laser welding
JP2005279730A (ja) 2004-03-30 2005-10-13 Nippon Steel Corp レーザ切断方法および装置
WO2006062766A2 (en) * 2004-11-29 2006-06-15 Electro Scientific Industries, Inc. Efficient micro-machining apparatus and method employing multiple laser beams
US7371596B2 (en) * 2004-12-30 2008-05-13 Semicube, Inc. Parallel-beam scanning for surface patterning of materials
JP5135672B2 (ja) * 2005-09-30 2013-02-06 日産自動車株式会社 レーザ照射状態の検出方法およびレーザ照射状態検出システム
JP5266647B2 (ja) * 2006-03-23 2013-08-21 日産自動車株式会社 レーザ溶接装置およびその調整方法
US20070291382A1 (en) * 2006-06-16 2007-12-20 Pinard Adam I Mirror mounting structures and methods employing shape memory materials for limited rotation motors and scanners
JP3126788U (ja) 2006-08-28 2006-11-09 大阪シーリング印刷株式会社 組合せ容器
JP2008241791A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Kyoto Univ 光ピンセット装置
US7542492B2 (en) * 2007-08-01 2009-06-02 Corning Incorporated Controlled misalignment in wavelength-converted laser sources
US8426768B2 (en) * 2008-02-20 2013-04-23 Aerotech, Inc. Position-based laser triggering for scanner
JP4612076B2 (ja) * 2008-04-24 2011-01-12 東亜工業株式会社 金属メッキ板のレーザー溶接方法
DE102008022014B3 (de) 2008-05-02 2009-11-26 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Dynamische Strahlumlenkung eines Laserstrahls
DE102008027524B3 (de) 2008-06-04 2009-09-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zum schneidenden Bearbeiten von Werkstücken mit einem Laserstrahl
GB0816308D0 (en) * 2008-09-05 2008-10-15 Mtt Technologies Ltd Optical module
DE102008048323B3 (de) * 2008-09-22 2009-12-17 Precitec Kg Modulares Laserbearbeitungssystem und Funktionsmodul
US20100078419A1 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Electro Scientific Industries, Inc Post-lens steering of a laser beam for micro-machining applications
RU2386523C1 (ru) * 2008-12-25 2010-04-20 Открытое акционерное общество Национальный институт авиационных технологий (ОАО НИАТ) Устройство для резки волоконным лазером объемных деталей
JP5245844B2 (ja) 2009-01-14 2013-07-24 新日鐵住金株式会社 レーザ切断方法および装置
JP5316124B2 (ja) * 2009-03-13 2013-10-16 日産自動車株式会社 レーザー溶接装置
KR20110029344A (ko) * 2009-09-15 2011-03-23 한국생산기술연구원 레이저 위빙을 이용한 알루미늄 합금 용접방법 및 장치
US8503840B2 (en) * 2010-08-23 2013-08-06 Lockheed Martin Corporation Optical-fiber array method and apparatus
ES2514520T3 (es) * 2009-12-04 2014-10-28 Slm Solutions Gmbh Unidad de irradiación óptica para una planta para la producción de piezas de trabajo mediante la irradiación de capas de polvo con radiación de láser
JP5570451B2 (ja) * 2010-02-16 2014-08-13 パナソニック株式会社 レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法
JP5527526B2 (ja) 2010-02-24 2014-06-18 マツダ株式会社 レーザ溶接方法
RU2425894C1 (ru) * 2010-03-03 2011-08-10 Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО НИАТ) Способ лазерной термообработки сложных пространственных поверхностей крупногабаритных деталей
RU2447012C1 (ru) * 2010-10-28 2012-04-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Способ получения наноструктурированной поверхности сталей методом лазерно-плазменной обработки
KR20130047506A (ko) * 2011-10-31 2013-05-08 에이치엘그린파워 주식회사 이차전지용 레이저 용접장치
EP2708307A1 (de) 2012-09-14 2014-03-19 Trumpf Laser Marking Systems AG Einrichtung zum Ablenken eines Laserstrahls
CN103056533B (zh) * 2012-12-20 2015-04-15 华中科技大学 一种振荡扫描激光束-电弧复合焊接方法及系统
RU134838U1 (ru) * 2013-03-07 2013-11-27 Закрытое акционерное общество "Научные приборы" Устройство для лазерной маркировки
DE14764437T1 (de) 2013-03-13 2019-09-12 Ipg Photonics (Canada) Inc. Verfahren und systeme zur kennzeichnung von laserbearbeitungseigenschaften durch messung von schlüssellochdynamiken mittels interferometrie
US9878399B2 (en) * 2013-03-15 2018-01-30 Jian Liu Method and apparatus for welding dissimilar material with a high energy high power ultrafast laser
US9067278B2 (en) 2013-03-29 2015-06-30 Photon Automation, Inc. Pulse spread laser
JP2015157297A (ja) 2014-02-24 2015-09-03 株式会社アマダホールディングス 溶接ヘッド、レーザ溶接装置、及び溶接ヘッド用のガスノズル
US10195688B2 (en) * 2015-01-05 2019-02-05 Johnson Controls Technology Company Laser welding system for a battery module

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3126788B2 (ja) 1992-01-31 2001-01-22 株式会社アマダ レーザ溶接装置のアシストガス噴射制御装置
JP2003088966A5 (ja) 2001-09-14 2005-04-07 レーザマーキング装置，及び２次元コード印字方法
JP2007268610A (ja) 2006-03-09 2007-10-18 Nissan Motor Co Ltd レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法
JP2010501354A (ja) 2006-08-22 2010-01-21 ジーエスアイ・グループ・コーポレーション Ｘ−ｙ高速穴あけシステム
JP2012024808A (ja) 2010-07-23 2012-02-09 Miyachi Technos Corp スキャニング方式のレーザ加工装置
JP2012110905A (ja) 2010-11-22 2012-06-14 Panasonic Corp 溶接方法および溶接装置
JP2013071153A (ja) 2011-09-28 2013-04-22 Hitachi Via Mechanics Ltd レーザ加工装置及び方法
JP2014046330A (ja) 2012-08-30 2014-03-17 Keyence Corp レーザマーキング装置及びウォブル印字端部処理パターン生成プログラム並びにコンピュータで読取可能な記録媒体

Also Published As

Publication number Publication date
EP3310518B1 (en) 2021-06-16
US20160368089A1 (en) 2016-12-22
US20200376594A1 (en) 2020-12-03
EP3932608A1 (en) 2022-01-05
CN107708914B (zh) 2021-05-28
CN107708914A (zh) 2018-02-16
CA2989860C (en) 2023-09-26
CA3208157A1 (en) 2016-12-22
CN113210854A (zh) 2021-08-06
RU2017144104A (ru) 2019-07-19
RU2017144104A3 (ja) 2019-11-21
EP3310518A1 (en) 2018-04-25
MX2017016364A (es) 2018-04-11
PL3310518T3 (pl) 2021-12-13
KR20180018769A (ko) 2018-02-21
US10751835B2 (en) 2020-08-25
WO2016205805A1 (en) 2016-12-22
KR102536222B1 (ko) 2023-05-23
US11964341B2 (en) 2024-04-23
JP2018520007A (ja) 2018-07-26
ES2887211T3 (es) 2021-12-22
EP3310518A4 (en) 2019-04-10
RU2711996C2 (ru) 2020-01-23
CA2989860A1 (en) 2016-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7113621B2 (ja) ビームの移動を可能にするデュアル可動ミラーを有するレーザ溶接ヘッド並びに当該レーザ溶接ヘッドを使用するレーザ溶接システム及び方法
JP7154132B2 (ja) ビーム位置合わせ及び／又はウォブル移動を提供するデュアル可動ミラーを有するレーザー切断ヘッド
JP7502261B2 (ja) インラインコヒーレントイメージング（ｉｃｉ）を用いた、ウォブル加工を監視及び／または制御するためのシステム及び方法
JP7481327B2 (ja) 異なる近接場走査パターンにより提供されるレーザエネルギー分布を視覚化するためのシステムおよび方法
JP7444854B2 (ja) レーザー加工ヘッドで使用するためのガスシールド装置
RU2795069C2 (ru) Системы и способы контроля и/или управления обработкой с вобуляцией с использованием встроенной когерентной визуализации (ici)
US20220395925A1 (en) Method for laser machining a workpiece and associated laser machining system

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190612

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190612

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200625

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200727

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201023

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210419

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20210719

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210818

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220104

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220627

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220726

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7113621

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150