JPH04157080A

JPH04157080A - 光学機器のレーザ溶接方法

Info

Publication number: JPH04157080A
Application number: JP2275594A
Authority: JP
Inventors: Yoshimoto Nakajima; 中島　與元
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-10-15
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 1992-05-29
Anticipated expiration: 2011-07-03
Also published as: JP2513075B2

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９例えば光学機器等のような精密に部品を位
置合わせして溶接する必要のある装置の組立方法および
治具に関する物である。

［従来の技術］第３図は従来のレーザ溶接用治具の構成を示す図であり
、（１）は部品Ａｌ、（２）は部品ＡＩ（１）を保持す
るホルダＡ２．（３）は部品Ａ　Ｉ　（１）の下方に配
置された部品Ｂ３．（４）は部品Ｂ　３　（３）を保持
するホルダＢ４である。

部品ＡＩ（１）はホルダＡ２（２）ｉ二また９部品Ｂ　
３　ｆ３）はホルダＢ４（４）に対して直交する３軸方
向に位置を調整する機構を持っているため９部品Ａ　１
　（１＋　と部品Ｂ　３　（３）の相対位置が調整でき
る。

第４図は、第３図のレーザ溶接用治具を用いて、レーザ
溶接を行なう状態を示す図であり。

（５）は溶接レーザ出射ユニット、（６）は金属を溶接
するためのレーザ光、（７）は溶接される時に部品ＡＩ
（１）とビデオＢ　３　（］の間に働く互いに引き合う
力であり、（１）〜（４）は上記従来装置と全く同一の
ものである。

従来のレーザ溶接用治具は上記のように構成されており
１部品Ａ　１　（１）　と部品Ｂ　３　（３）の相対位
置及び傾き角を調整した後２両者を接触させ、その接触
部に溶接レーザ出射ユニット（５）から部品Ａｌ（１）
、部品Ｂ　３　（３１の金属を溶接するのに必要なエネ
ルギーを持つレーザ光（６）を照射すると９両者の各部
品Ａ　１　（１）と部品Ｂ　３　（３）は互いに溶接さ
れる。

［発明が解決しようとする課題］上記のような従来のレーザ溶接用治具では、２つの部品
である各部品Ａ　１　（１）と部品Ｂ　３　（３）をレ
ーザ光（６）を用いて溶接する際には、レーザ光（６）
によって−旦溶接された金属が凝固する際に収縮力か働
き、２つの部品Ａ　１　（１）と部品Ｂ３（３）の間に
互いに引き合う力（７）が生じることが知られている。

第５図は従来の光学機器におけるレーザ溶接時の位置ず
れを示す図であり、（８）はレーザダイオード、（９）
は放射光、　（１０）は放射光（９）を収束するための
レンズ、　　（１１）は光ファイバ、　（１２）はレン
ズ（１０）を保持するＬＤ（レーザダイオード）マウン
ト、　　（１３）は光ファイバ（１１）を保持するファ
イバホルダである。

第５図においては、レーザダイオード（８）の放射光（
９）をレンズ（１０）で収束し、光ファイバ（１１）に
結合させる光フアイバ通信用光部品を例とじて挙げてい
る。光ファイバ（１１）において、光を伝搬させる機能
を持つ部分はコアと呼ばれ、高速通信に適した光ファイ
バ（１１）においては、そのコアの直径は約ｌＯμｍ程
度であり、近年、この種の光ファイバ（１１）を用いた
光部品に対する需要が急増している。レーザダイオード
（８）の放射光（９）を光ファイバ（１１）に有効に結
合させるには、収束された放射光（９）を上記コアの部
分に集中させる必要がある。放射光（９）の収縮位置と
コアの位置がずれると、光ファイバ（１１）を伝搬して
行く放射光（９）の電力は低下し、このことは、この種
の光部品の性能の低下につながる。したがって、上記の
位置ずれは十分に小さくしなければならず、前述のよう
にコアの直径が約ｌＯμｍ程度の光ファイバ（１１）を
用いる場合においては、この位置ずれは約１μｍ程度以
下にすることが求められている。

今、レーザダイオード（８）とレンズ（ｌＯ）を保持す
るＬＤマウント（１２）と光ファイバ（１１）を保持す
るファイバホルダ（１３）を、前述のレーザ溶接用治具
を用いて溶接することを考えることにする。

レーザ溶接用治具の各部を調整し、レーザダイオード（
８）の放射光（９）が光ファイバ（１１）のコアに収束
させる位置関係に合わせた後に、ＬＤマウンｈ　（１２
）とファイバホルダ（１３）の接触面間に角度α（ｒａ
ｄ）だけの傾きを残したまま両者をレーザ溶接した場合
には、溶接後には、前述のようにＬＤマウントは２）と
ファイバホルダ（１３）間に引合う力（７）のため２両
者の接触面間に間隔がなくなるように両者が動くために
、接触面から光ファイバ（１１）の端面までの距離をＬ
とすると、光ファイバ（１１）は光軸直交方向にＬＤマ
ウント〔１２）に対し。

Δｘ＝ＬＸα　　・・・・・・・・・・・　　（１）た
け移動する。上記りの値はレンズ（ｌＯ）の焦点距離に
よっても異なるが１通常約１ｍｍ程度であり、前述した
ように放射光（９）の収束点とコアの位置ずれΔＸを１
μｍ以下とするには、上記第（１）式よりαは１ｍｒａ
ｄ以下とする必要がある。従来のレーザ溶接用治具にお
いては、溶接される２つの部品の接触面の平行度をこの
ように高精度を保つための機能を持っていなかったため
。

そのレーザ溶接用治具によって組み立てられた製品の歩
留まりは極めて低いという問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、溶接される２つの部品の位置関係を高精度に測定、
調整して溶接することにより、溶接時の位置ずれを極め
て小さくできるレーザ溶接用治具を得ることを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］この発明に係るレーザ溶接用治具は、溶接される２つの
部品の内、下方の部品を２軸方向であおり、上方の部品
を上下方向でスライドさせて下方の部品に追従させ、上
方の部品が最も左下がった所を測定することにより２つ
の部品が密着したことを検出するようにしたものである
。

［作用］この発明においては、下方の部品に追従して上下する上
方の部品のＸ方向で最も下った状態を検出することによ
り、溶接される２るの部品の接触面間での隙間をなくし
極めて高精度に平行を保つことかできる。

［実施例］第１図はこの発明のレーザ溶接を行う方法を示す図であ
り、第２図はこの発明の一実施例であるレーザ溶接用治
具を用いてレーザ溶接を行う状態を示す図である。

ここで、ホルダＢ４はホルダＡ２に対して相対傾き角を
微調整出来る機構を持っており、また。

部品Ａ１が部品Ｂ３の接触面のあおり動作に追従して上
下方向にスライドできるようにしてあり。

部品Ａｌの上下方向の偏位量を測定できるようにしであ
る。第１図において、　（１４）は部品Ｂ　３　Ｆ３）
のあおり動作、　　（１５）は部品Ａ　Ｉ　（１）の上
下動作。

（１６）は部品Ａｌ（１＋（７）Ｘ方向の偏位であり、
（１）〜（４）は上記従来装置と全く同一のものである
。

第１図に示すように９部品Ｂ　３　（３）を保持したホ
ルダＢ　４　（４）をＸ方向にあおり動作（１４ａ）と
Ｙ方向にあおり動作（１４ｂｌ　を交互に行って９部品
Ａ　１　（１）と部品Ｂ　３　（３）の接触面の角度α
が０になるように繰り返す。この時に９部品Ｂ　３　ｆ
３）のあおり動作に追従して部品Ａ　１　（１）が部品
Ｂ　３　（３）の上面に接触しながら上下動作（１５）
できるようにしてあり２部品Ａ　Ｉ　（１）のＸ方向の
偏位（１６）を測定できるようにしである。

第２図において、　（１７）はあおり動作（１４）を具
体化するためのあおり機構、　　（１８）は上下動作（
１５）を具体化するための上下機構、　（１９）は２方
向の偏位（１６）を測定するためのＸ方向の偏位測定器
であり、（１）〜（４）および（１４）〜（１６）は上
記従来装置と全（同一ものである。

第２図に示すように９部品Ｂ　３　（３）を保持したホ
ルダＢ　４　（４）をＸ方向にあおり機構（１７ａ）と
Ｙ方向にあおり機構（１７ｂ）を交互に動作させて１部
品Ａ　Ｉ　（１）と部品Ｂ　３　（３）の接触面の角度
αが０となるように繰り返す。この時に１部品Ｂ　３　
（３）のあおり動作（１４）に追従して部品Ａ　Ｉ　（
１）が部品Ｂ　３　（３）の上面に接触しながら上下動
作（１５）ができるような上下機構（１８）を持ってお
り９部品Ａｌ（１）のＸ方向の偏位（１６）をＸ方向の
偏位測定器（１９）で測定しながら９部品Ａ　１　（１
）が最も下がるように、あおり機構（１７ａ）とＹ方向
にあおり機構（１７ｂ）を交互に動作する。

すると９部品Ａ　１　（１）が最も下がった点で部品Ａ
　１　（１）と部品Ｂ　３　（３）の接触面の角度αが
Ｏになり、この時（乙部品Ａ　１　（１）と部品Ｂ　３
　（３）の面が接触して平行になり、レーザ溶接を行う
最適条件が成立する。

また、具体的な手段として１部品Ｂ　３　（３）を２軸
方向にあおる手段としてゴニオンステージを。

部品Ａ　１　（１）の上下方向の偏位量を測定する装置
としてダイヤルゲージ、デジタルマイクロメータ、マグ
ネスケール、レーザ側長機等が使用できる。

［発明の効果］この発明は以上説明したとおり、レーザ溶接方法および
その治具において、下方の部品のあおり動作に追従して
上下する上方の部品のＸ方向で最も下った状態を検出で
きるようにしたので、操作者は、溶接される２つの部品
の接触面間での隙間をなくし極めて高精度に平行を保つ
ことができ。

このため、レーザ溶接される部品間の溶接時において、
軸ずれを著しく低減することができるという優れた効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のレーザ溶接方法を示す図。第２図はこの発明の一実施例であるレーザ溶接用治具を
用いてレーザ溶接を行う状態を示す図、第３図は従来の
レーザ溶接用治具の構成を示す図。第４図は第３図のレーザ溶接用治具を用いてレーザ溶接
を行う状態を示す図、第５図は従来の光学機器における
レーザ溶接時の位置ずれを示す図である。図において、（１）は部品ＡＩ、（２）はホルダＡ２、
（３）は部品Ｂ５１４）はホルダＢ４．（５）は溶接レ
ーザ出射ユニッｌ’、　（６）　、　（１５）はレーザ
光、（７）は互いに引き合う力、（８）はレーザダイオ
ード、（９）は放射光、　（１０）、　　Ｔ２６）はレ
ンズ。（１１）は光ファイバ、　（１２）はＬＤマウント、　
（１３）はファイバホルダ、　　（１４）はあおり動作
、　［１５）は上下動作、　ｆ１６）はＺ方向の偏位、
　（１７）はあおり機構。（１８）は上下機構、　　（１９）はＺ方向の偏位測定
器である。なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１の金属部品と第２の金属部品を別々に保持し
、この第１の金属部品を第２の金属部品の上方に配置し
、この各第１の金属部品と第２の金属の相対位置を調整
する機構を持ち、前記第１の金属部品と第２の金属部品
を接触させた状態で、その接触部分にレーザ光を照射し
て前記第１の金属部品と第２の金属部品を溶接するため
のレーザ溶接方法において、上記第２の金属部品を２軸
方向にあおり、上記第１の金属部品を上下方向にスライ
ドさせて第２の金属部品のあおり動作に追従させ、上記
第１の金属部品がＺ方向で下がつた状態を検出するよう
にしたことを特徴とするレーザ溶接方法。
（２）第１の金属部品と第２の金属部品を別々に保持し
、この第１の金属部品を第２の金属部品の上方に配置し
、この各第１の金属部品と第２の金属部品の相対位置を
調整する機構を持ち、前記第１の金属部品と第２の金属
部品を接触させた状態で、その接触部分にレーザ光を照
射して前記第１の金属部品と第２の金属部品を溶接する
ためのレーザ溶接方法において、前記第１の金属部品と
の相対傾き角を調整するために第２の金属部品を２軸方
向にあおる手段と、前記第１の金属部品が第２の金属部
品のあおり動作に追従して上下方向にスライドできる機
構と、前記第１の金属部品の上下方向の偏位量を測定す
る手段とを備えたことを特徴とするレーザ溶接治具。