JPH01210190A

JPH01210190A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH01210190A
Application number: JP63036081A
Authority: JP
Inventors: Tsugio Yamada; 山田　次男
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-02-18
Filing date: 1988-02-18
Publication date: 1989-08-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明はレーザビームを用いて金属その他の素材から
なる被加工物を対象に溶接、熱処理等の加工を行なう装
置、特にそのレーザ出力の制御特性を改善したものに関
する。

〔従来の技術〕

第３図は例えば特開昭５４−１００５９９号公報に示さ
れた従来のレーザ加工装置を示す断面図である。

図において、（１）はレーザ発振器（図示せず）から照
射されるレーザビーム、（２）は内部がレーザビーム（
１）の光路となるビームガイド、（３）はこのビームガ
イド（２）のコーナ一部に固定して設けられた平面ミラ
ー、（４）は集束レンズ、（５）は加工ヘッドで、先の
集束レンズ（４）を上部に備えるとともに、不活性ガス
を導くためのガス導入口（６）および先端に形成された
ノズル（７）から構成されている。（８）は被加工物で
、その表面上の（９）は、集束レンズ（４）を経たレー
ザビーム（１）が照射される照射部である。０ωはビー
ムガイド（２）と加工ヘッド（５）とを所定位置に接続
固定するねじ部である。

次に動作について説明する。レーザ発振器から照射され
たレーザビーム（１）は、ビームガイド（２）の中を通
り平面ミラー（３）の表面上で全反射してその方向を変
え、集束レンズ（４）により所定のスポット径に集束さ
れて被加工物（８）上の照射部（９）に照射され高エネ
ルギー密度の熱源となる。またこの場合、ねじ部Ｏ１を
調節することにより集束レンズ（４）と被加工物（９）
との距離を変え照射部（９）のビームスポット径を調整
することができる。

さらにレーザ溶接加工を行う場合は、アルゴンガス等の
、不活性ガスをガス導入口（６）から導入してノズル（
７）から照射部（９）へレーザビーム（１）と同軸に噴
射する。この不活性ガスにより、照射部（９）従って溶
接部は大気からシールドされその酸化が防止される。

第４図は被加工物（８）上におけるレーザビーム（１）
の出力と時間との関係を示す。即ち、所定のレーザ出力
による溶接ステップの前段としてレーザ出力を一定の勾
配で増加させていくスロープアップのステップと、後段
としてレーザ出力を一定の勾配で減少させていくスロー
プダウンのステップが必要となる。そしてこれら各ステ
ップに対応したレーザ出力の制御はレーザ発振器内での
電気的な制御で行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕従来のレーザ加工装置は以上のように構成されているの
で、加工時のレーザ出力の制御はすべてレーザ発振器内
での出力制御特性に頼らざるを得ないという問題点があ
った。即ち、レーザ発振器内での出力制御は、直接レー
ザ出力を調整するのではなく、例えばガスレーザの場合
にはレーザ発振器内の放電電流を調整することによ・す
、また固体レーザの場合には放電ランプの出力を調整す
ることによりなされるいわば間接的な制御となる。

従って、レーザ出力の時間的変化のパターンはレーザ発
振器自体によって決定されるので、必ずしも被加工物（
８）に対応した最適のレーザ出力特性を設定できる訳で
はなかった。このため、被加工物（８）の材質、寸法に
よってはレーザ出力の時間的変化が急激に過ぎ、溶接部
に穴が残る等の溶接不良が生じる場合があった。

この発明はレーザ発振器自体の出力制御特性に依存する
ことなく、任意の時間的変化特性で被加工物（８）にレ
ーザ出力を供給できるレーザ加工装置を提供するもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明におけるレーザ加工装置は、制御すべきレーザ
出力に応じて駆動され、レーザビームの一部または全部
を遮蔽してその透過量を調節する可動ミラーをレーザビ
ームの光路に設けたものである。

〔作　用〕

この発明においては、光路に設けられた可動ミラーが所
望のレーザ出力に対応して駆動制御され、これを透過し
たレーザビームが被加工物に照射される。

〔実施例〕

以下この発明の実施例を第１図および第２図により説明
する。

図において（１）〜ＱＯ）は従来と同一である。α０α
枠は、ビームガイド（２）の途中に設けられた一対の可
動ミラーで、各々の鏡面がレーザビーム（１）の光路と
４５゜となる線上に進退自在に構成されている。（１３
α◆はそれぞれ可動ミラー０υおよびα枠を駆動するア
クチュエータ、（１５１は可動ミラーａＯａ乃によって
反射されたレーザビーム（１）を吸収するダンパーであ
る。そして、第１図は、両可動ミラー（１１）（１２）
が最も後退した位置にあってレーザ発振器（図示せず）
からのレーザビーム（１）を全く遮蔽していない全開の
場合を示し、第２図は、両可動ミラーθθθりが最も前
進し相互に接合した位置にあって、レーザビーム（１）
をすべてダンパー（Ｉｓ側へ反射させて被加工物（８）
への透過量を零とした全開の場合を示す。

次に上記のように構成されたレーザ加工装置による溶接
作業を順を追って説明する。先ず、被加工物（８）の溶
接開始位置では、可動ミラー（ＩＩ）α２）１．を相互
に接合した状態にあり（第２図が対応）、これから時間
の経過とともに可動ミラー（１０６′４が相互に離反し
ていくようにアクチュエータα３（１４によって駆動制
御される。これに伴ない、レーザビーム（１）が徐々に
加工ヘッド（５）へ導かれ被加工物（８）を徐々に溶融
し始める。そして、被加工物（８）の材質板厚等の条件
に適合させるべく予め設定したレーザ出力のスロープア
ップステップの時間経過後に可動ミラーα０θ乃は全開
となり（第１図が対応）、レーザ発振器からのレーザビ
ーム（１）の全出力が被加工物（８）の照射部（９）に
導かれる。

さらに加工の終了段階に近づくと、可動ミラー（１１）
（１２）は徐々に閉じ始め、これに応じて被加工物（８
）上へのレーザ出力が低下し、溶融量が減少する。

そして予め設定したレーザ出力のスロープダウンステッ
プの時間経過後、再び可動ミラーα０θ乃は全閉となり
被加工物（８）へのレーザ出力は零となって加工を完了
する。

従って、レーザ発振器自体の立上り、立下りの出力制御
特性に制約されることなく、個々の被加工物（８）に最
も適した条件でスロープアップおよびスロープダウンの
各ステップを出力制御できるので、常に最適の加工条件
で処理ができ、加工不良を未然に防止できる。

なお、上記実施例では可動ミラーを一対２個のもので構
成したが、必ずしもこれに限定されることはなく、単一
のもので構成してもよく、またその駆動方向も直線に沿
うものに限られる訳ではない。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明に係るレーザ加工装置においては
、そのレーザビームの光路に、レーザ出力に応じて駆動
される可動ミラーを備え、これによってレーザビームの
一部または全部を遮蔽してその透過量を調節するように
したので、レーザ発振器自体の出力制御特性に制約され
ることなく、個々の被加工物に最も適した条件のレーザ
加工が実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例によるレーザ
加工装置を示す断面図で、それぞれ第１図はその可動ミ
ラーが全開の状態にある場合、第２図はその可動ミラー
が全開の状態にある場合を示す。第３図は従来のものの
断面図、第４図は溶接加工時の被加工物上でのレーザ出
力と時間との関係を示す図である。図において、（１）はレーザビーム、（８）は被加工物
、００αつは可動ミラーである。なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

　レーザ発振器から照射されたレーザビームを被加工物
に導く光路に設けられ、上記被加工物への制御すべきレ
ーザ出力に応じて駆動され上記レーザビームの一部また
は全部を遮蔽してその透過量を調節する可動ミラーを備
えたレーザ加工装置。