JPH04253587A - レーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工装置

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JPH04253587A
JPH04253587A JP3032029A JP3202991A JPH04253587A JP H04253587 A JPH04253587 A JP H04253587A JP 3032029 A JP3032029 A JP 3032029A JP 3202991 A JP3202991 A JP 3202991A JP H04253587 A JPH04253587 A JP H04253587A
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JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
optical axis
laser
workpiece
main
Prior art date
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Pending
Application number
JP3032029A
Other languages
English (en)
Inventor
Michio Kano
教夫 加納
Shiro Kimura
木村 史郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP3032029A priority Critical patent/JPH04253587A/ja
Publication of JPH04253587A publication Critical patent/JPH04253587A/ja
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を用いた加工
装置に係り、特に2つのレーザ光を用いてエネルギ密度
分布を容易に変化させることのできるレーザ加工装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】一般的にレーザ光の進行方向に対して垂
直な方向のエネルギ密度分布は、図11に示すように光
軸中心に近づくほど大きくなっている。このためレーザ
光を用いて薄板や線材などの被加工物を溶接する場合、
小さいスポットにエネルギが集中するために、加工時に
スプラッシュや孔明きなどが発生し、被加工物に過剰な
熱による損傷を与えるおそれがあった。従ってエネルギ
密度分布を変化させて、被加工物の厚さなどに応じて最
適化する必要がある。
【0003】一方、レーザ光により被加工物を溶接する
場合、溶接である主加工の前に被加工物を予熱したり、
あるいは溶接後に被加工物を後熱処理する副加工を必要
とすることがある。
【0004】上記のような加工を行なう従来のレーザ加
工装置としては、実開昭62−174790号公報に記
載されたものが知られている。この装置は図12に示す
ように構成されていた。図において、レーザ発振器51
から発振されたレーザ光52は、半透過鏡53により主
レーザ光54と副レーザ光55とに分割されている。主
レーザ光54は集光レンズ56で集光された後、光ファ
イバ57を介して主対物レンズ58に伝達されている。 副レーザ光55は集光レンズ59及び光ファイバ60を
介して副対物レンズ61に伝達されている。そして主レ
ーザ光54及び副レーザ光55は、それぞれ対物レンズ
58,61を介して被溶接物62上に照射される。
【0005】副レーザ光55を伝達する光ファイバ60
のコア径は、主レーザ光54を伝達する光ファイバ57
のコア径より大きな径に設定されている。そして光ファ
イバ60の太さを所定の大きさに選択することにより、
副対物レンズ61の焦点をぼかし、レーザ光のエネルギ
密度分布を変化させて最適化することができる。また副
レーザ光により副加工物の予熱または後熱処理を、適正
なエネルギで溶接とともに1工程で行なうことができる
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載された装置によると、主レーザ光54と副レー
ザ光55とがそれぞれ別の対物レンズ58,61を通し
て被加工物62に照射されているため、主レーザ光54
と副レーザ光55とを同一光軸上に重ね合わせることが
できない。このため主レーザ光54と副レーザ光55と
を被加工物62の同一個所に照射しスポット溶接を行な
う場合、被加工物62の溶融が深く進むにしたがって、
図13に示すように被加工物62の本来溶融させたい部
分71とずれた部分72が溶融されてしまうという問題
があった。
【0007】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、2つのレーザ光を同一軸上に重ね合わせて被加工
物に照射することができ、照射効率を向上することがで
きる簡単な構造のレーザ加工装置を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、2つのレーザ光を照射して被加工物を加工
するレーザ加工装置において、主レーザ光の光軸上に順
次半透過鏡と対物レンズと前記被溶接物とを配設すると
ともに、副レーザ光を前記半透過鏡により反射させて、
前記主レーザ光の光軸に一致させるように構成したもの
である。
【0009】
【作用】主レーザ光の光軸上に順次半透過鏡と対物レン
ズと前記被溶接物とを配設するとともに、副レーザ光を
前記半透過鏡により反射させて、前記主レーザ光の光軸
に一致させた上記の構成によると、半透過鏡を透過した
主レーザ光と、半透過鏡で反射した副レーザ光とを同じ
光軸上で重ね合わせることができるので、被加工物の面
上の同一部分を照射することができる。従って溶融部位
が2つのレーザ光によってずれることがなく、照射効率
を向上させる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図1に本発明の一実施例を示す。図1において
、加工ヘッド1の対向する両端面には、それぞれ第1の
光ファイバ2の先端と対物レンズ3とが同一光軸上に取
り付けられている。また加工ヘッド1内の前記光軸上に
は、第1のファイバ2側から順次第1のレンズ4と半透
過鏡であるビームスプリッタ5とが設けられている。 そしてビームスプリッタ5は前記光軸に対して45度の
角度で傾斜している。また、加工ヘッド1の側面にはビ
ームスプリッタ5に対向して第2の光ファイバ6の先端
が取り付けられており、ビームスプリッタ5と第2の光
ファイバ6とを結ぶ前記光軸に対して直角の方向の光軸
上には、第2のレンズ7が設けられている。
【0011】第1及び第2の光ファイバ2,6はそれぞ
れ図示しないレーザ発振器から加工ヘッド内へレーザ光
を導くものであり、第1及び第2のレンズ4,7はそれ
ぞれ第1及び第2の光ファイバ2,6から出射したレー
ザ光を広げ平行光とするものである。また、ビームスプ
リッタ5は第1の光ファイバ2からの光軸に平行な主レ
ーザ光8を透過し、第2の光ファイバ6からの副レーザ
光9を反射して、これらのレーザ光8,9を同一光軸上
に重ね合わせるものである。重ね合わされたレーザ光8
,9は対物レンズ3を通って被溶接物10上に照射され
る。
【0012】次に図2乃至図7を参照して本実施例の作
用を従来例と比較して説明する。図2及び図3にそれぞ
れ本実施例及び従来例の装置により、2枚の平板11,
12を重ね合わせスポット溶接を行なった実験の溶け込
み深さを示す。同じ照射エネルギでレーザ光8,9を照
射した場合の本実施例及び従来例による溶け込み深さを
それぞれt1,t2とすると、実験によるとt1>t2
となった。
【0013】図4は図2及び図3に示す溶接における照
射エネルギと、母材強度に対する引きはがし強度の割合
を、本実施例と従来例とを比較して示す線図である。図
から明らかなように本実施例によれば、従来例に比べて
ΔJ小さい照射エネルギでも接合可能である。
【0014】図5に本実施例におけるレーザ光8,9の
エネルギ密度分布を示す。被溶接物10に照射されるレ
ーザ光13のエネルギ密度分布は、前記2つのエネルギ
密度分布の和になり、光ファイバ2,6の材質及び径を
変えることにより、エネルギ密度分布を容易に変えるこ
とができる。
【0015】図7は図6に示す光軸方向のA,B,Cの
位置におけるエネルギ密度分布を示す線図である。図に
おいて点線及び一点鎖線は2つのレーザ光のそれぞれの
エネルギ密度分布を示し、実線は重ね合わせ後のエネル
ギ密度分布を示す。図から判るように、従来例では光軸
に対して非対称であるが、本実施例では光軸に対して対
称なエネルギ分布となっている。
【0016】図8,9は一方の被溶接物81に形成され
た凹部81a内において他方の被溶接物82を溶接する
場合のそれぞれ本実施例と従来例における2つのレーザ
光8,9及び54,55の光路を示す。図9に示す従来
例における副レーザ光55は被溶接物81に遮ぎられる
が、図8に示す本実施例における副レーザ光9は、主レ
ーザ光8と同じ光軸上にあたるため、被溶接物81に遮
ぎられることはないので、2つのレーザ光8,9を同時
に加工点に照射することができる。従って被溶接物の形
状の自由度が大きくなり、容易に適切な接合状態を得る
ことができる。
【0017】図10に本発明の他の実施例を示す。図に
おいて図1に示す実施例の部分と対応する部分には同一
符号を付して示し、その説明を適宜省略する。本実施例
では光ファイバ2の先端にコリメータレンズ91を設け
て主レーザ光8を平行光線とし、ビームスプリッタ5の
位置に全反射鏡92を設け、全反射鏡92の光軸上の位
置に円状の孔93を形成した。そして主レーザ光8は円
形の孔93を通って対物レンズ3に至り、副レーザ光9
は前述した実施例と同様に全反射鏡92によって反射し
て、主レーザ光8と同一光軸上を通って対物レンズ3に
至る。したがって、本実施例によっても前述した実施例
と同様の効果を得ることができる。
【0018】さらに、ビームスプリッタ5の反射率を変
えることで、レーザ光8,9の重ね合わせに寄与する割
合を任意に変化させることができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、主レーザ
光の光軸上に半透過鏡、対物レンズ及び被加工物を配設
し、半透過鏡により副レーザを同一光軸上に反射させる
ようにしたので、両レーザ光を被加工物の同一部位に照
射することができ、照射効率を向上させることができる
。またビームスプリッタの反射率を変えることで、2つ
のレーザ光の重ね合わせに寄与する割合を任意に変化さ
せることができる。しかも対物レンズが1個ですむので
装置の構成が簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す説明図である。
【図2】同じく溶け込み深さを示す説明図である。
【図3】従来のレーザ加工装置の一例による溶け込み深
さを示す説明図である。
【図4】照射エネルギと引きはがし強度との関係を説明
する線図である。
【図5】レーザ光のエネルギ密度分布を示す線図である
【図6】レーザ光の断面位置を示す説明図である。
【図7】図6に示す各断面位置におけるレーザ光のエネ
ルギ密度分布を示す線図である。
【図8】本発明の一実施例による他の被溶接部材の溶接
におけるレーザ光を示す説明図である。
【図9】図8に示す被溶接部材を従来のレーザ加工装置
の一例により溶接するときのレーザ光を示す説明図であ
る。
【図10】本発明の他の実施例の構成を示す説明図であ
る。
【図11】レーザ光の一般的なエネルギ密度分布を示す
線図である。
【図12】従来のレーザ加工装置の一例の構成を示す説
明図である。
【図13】同じく溶け込み状態を示す説明図である。
【符号の説明】
3  対物レンズ 5  ビームスプリッタ(半透過鏡) 8  主レーザ光 9  副レーザ光 10  被溶接物(被加工物)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  2つのレーザ光を照射して被加工物を
    加工するレーザ加工装置において、主レーザ光の光軸上
    に順次半透過鏡と対物レンズと前記被加工物とを配設す
    るとともに、副レーザ光を前記半透過鏡により反射させ
    て、前記主レーザ光の光軸に一致させるように構成した
    ことを特徴とするレーザ加工装置。
JP3032029A 1991-01-31 1991-01-31 レーザ加工装置 Pending JPH04253587A (ja)

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JP3032029A JPH04253587A (ja) 1991-01-31 1991-01-31 レーザ加工装置

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JP3032029A Pending JPH04253587A (ja) 1991-01-31 1991-01-31 レーザ加工装置

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006297464A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Miyachi Technos Corp レーザ溶接方法及びレーザ溶接装置
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DE102019211647A1 (de) * 2019-08-02 2021-02-04 Audi Ag Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung durch Laserstrahllöten

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