JPH06344168A

JPH06344168A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH06344168A
Application number: JP5133781A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kato; 義博加藤; Minoru Nakanishi; 稔中西
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-06-04
Filing date: 1993-06-04
Publication date: 1994-12-20

Abstract

(57)【要約】【目的】分割レンズを用いて溶接などの加工を、複数
箇所を同時に行うレーザ加工装置を提供すること。【構成】レーザ光を複数方向に分岐する分割レンズ１
２を有し、分岐されたレーザ光により複数箇所を同時に
加工するレーザ加工装置において、複数方向に分岐した
前記レーザ光の各光路Ｒ１、Ｒ２それぞれに対応する前
記分割レンズ１２の領域１２ａ、１２ｂごとに、個別に
焦点位置を調整する焦点調整装置を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分割レンズを用いて複
数箇所で同時に溶接などの加工を行うレーザ加工装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】金属など各種材料の加工、例えば溶接を
行う場合、その安定性や高速応答性などからレーザ光が
幅広い分野で利用されている。レーザ光を利用する場
合、単一レンズを用いて１箇所ずつ加工する方法、ある
いは分割レンズを用いて複数箇所を同時に加工する方法
などがある。

【０００３】分割レンズを用いて複数箇所を同時に溶接
する場合、分割レンズによりレーザ光を複数に分岐し、
分岐されたレーザ光を複数箇所に同時に照射し溶接して
いる。この方法は、複数箇所を同時に溶接できるため、
レーザ光を照射する位置を移動させるような機構が必要
でない。したがって、設備機械が簡略化され、また、作
業性にすぐれるなどの特徴がある。しかし、分割レンズ
を用いる方法は、分割レンズの構造そのものによって分
岐されるレーザ光の方向や間隔が決まるため、被溶接物
の大きさや、溶接など加工するピッチに制約がある。

【０００４】例えば、電子管に用いられる電子銃の陰極
部品のように微細な部品に対しては、使用が困難な場合
がある。

【０００５】例えば、電子銃の陰極部品は、図９に示さ
れるように電子ビームを放出する基体金属１、この基体
金属１の後方を取り囲む陰極筒２、さらに、陰極筒２の
後方を取り囲む陰極支持筒３から構成され、陰極筒２と
陰極支持筒３は陰極支持片４で接続される。なお、陰極
筒２と陰極支持片４との接続は、陰極支持片４の端部を
陰極筒２に溶接して行われる。なお、図９では、Ｌは中
央線を示し（以下の図面でも同様）上半分を断面で示し
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１０は、陰極支持片
４の端部と陰極筒２の溶接部分を示す図で、図９と同一
部分には同一符号を付している。また、図１０（ａ）で
は、中央線Ｌから右半分を断面で示している。

【０００７】陰極支持片４の幅は一般的に０．３ｍｍ〜
０．５ｍｍで、ショックホワイトバランス等の特性上か
ら、陰極筒２に対する強い溶接強度が求められる。この
ため、図１０（ｂ）に示すように両者の溶接部分は２点
のナゲットＮ１、Ｎ２を持つように規定される。

【０００８】図１１は、陰極支持片４と陰極筒２の右半
分を断面で示した図で、陰極支持片４が陰極筒２に接す
る長さｈは、温度特性に影響するために、陰極支持片４
と陰極筒２が接する長さｈはそれほど長くない。したが
って、例えば図１２のように２つのナゲットＮ１、Ｎ２
の間隔が０．２５ｍｍ〜０．３ｍｍの場合、ナゲットが
一部重複する。なお、図１２で２１は陰極筒２の下端を
示し、線ｌ_１、ｌ_２はナゲットＮ１、Ｎ２の中心線を示
している（以下の図面でも同様）。

【０００９】また、分割レンズを用いて複数箇所を同時
に溶接する場合、図１３に示すようにナゲットＮ２の下
端部分が陰極支持片からはずれたり、また、図１４に示
すように各ナゲットＮ１、Ｎ２の中心が左右にずれたり
することもある。また、２箇所の溶接部分に同時にエネ
ルギーが照射されるため、ナゲットが重複すると、その
重複する部分にエネルギーが集中する。このため、溶接
部分を引き剥がして観察すると、１点で溶接した場合と
あまり差のないことがある。また、複数箇所にレーザ光
を照射する分割レンズの各領域は、レンズ表面の形状や
厚み等を同一にするため、レンズの加工費用も高くな
る。

【００１０】分割レンズを用いる方法には、上記したよ
うにいくつかの問題がある。したがって、２つのナゲッ
トを持つように溶接する場合、単レンズを用いて最初の
１点を溶接し、次に単レンズを移動して２点目を溶接す
る方法を用いることがある。この場合、単レンズの移動
に時間を要し、また、単レンズを移動した後の停止位置
の精度などに問題がある。

【００１１】本発明は、上記した欠点を解決し、分割レ
ンズを用いて溶接などの加工を、複数箇所を同時に行う
レーザ加工装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ光を複
数方向に分岐する分割レンズを有し、分岐されたレーザ
光により複数箇所を同時に加工するレーザ加工装置にお
いて、複数方向に分岐した前記レーザ光の各光路それぞ
れに対応する前記分割レンズの領域ごとに、個別に焦点
位置を調整する焦点調整装置を設けている。

【００１３】

【作用】レーザ光を複数箇所例えば２箇所を同時に照射
し、溶接など加工を行う場合、各溶接箇所の中央部分に
エネルギーが集中する場合がある。これは溶接箇所が接
近し、そして、複数方向に分岐したレーザ光の各光路そ
れぞれに対応する分割レンズの各領域の焦点距離がほと
んど同じ場合に多く見られる。

【００１４】ところで、本発明では、レーザ光を複数方
向に分岐する分割レンズの各領域ごとに、焦点位置が調
整できるように焦点調整装置を設けている。

【００１５】このため、分光されるレーザ光の各光路に
対応する領域のレンズ面の形状や寸法等が相違し、焦点
位置が違っていても、分割レンズを構成する複数の領域
のいずれかの焦点位置を調整することにより、互いの焦
点を一致させることができる。また、レンズ面の形状や
寸法等の関係で、ナゲットが左右にずれたり、ナゲット
が予定位置からずれたりしても、焦点位置の調整で対応
できる。

【００１６】また、レーザ光の照射面であるスポット径
を小さくし、微細な加工を行う場合、分割レンズの加工
精度を上げる必要がある。加工精度をあげようとする
と、その分、加工精度のばらつきが大きくなり、予定さ
れた精度のレンズが得られない度合いが高くなり、高価
なものになってしまう。

【００１７】本発明によれば、各領域の焦点を個々に調
整できるので、加工精度のばらつきを修正できる。した
がって、レンズの加工精度がそれほど要求されなくな
り、分割レンズのコストを低くできる。

【００１８】また、加工精度がよく分割レンズの各領域
がまったく同じ形状のレンズが得られたとしても、各領
域の焦点が同じになるため、レーザ光の２つの照射位置
が近い場合など、両照射位置の中間にエネルギーが集中
しやすくなる。このような場合でも、本発明によれば、
被加工面に対する複数のレーザ光それぞれの照射状況を
変更できるので、エネルギーの集中を回避できる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図１およ
び図２を参照して説明する。

【００２０】図１において、１１はレーザ光を伝送する
光ファイバーで、レーザ光は光ファイバー１１の端面か
ら光学系（図示せず）によって分割レンズ１２に供給さ
れる。分割レンズ１２は、例えば上下２つの領域１２
ａ、１２ｂに分割されている。そして、分割レンズ１２
に供給されたレーザ光は、各領域１２ａ、１２ｂに対応
して２分され、２つの光路Ｒ１、Ｒ２を通って加工面１
３に照射され溶接が行われる。なお、分割レンズ１２の
両端は鏡筒１４で支持されている。

【００２１】また、分割レンズ１２は、上下２つの領域
１２ａ、１２ｂに区分されているが、各領域１２ａ、１
２ｂは、図２に示すように個別に両側から焦点調整装
置、例えば調整棒Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２で挟まれてい
る。そして、各調整棒Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の端部に
は溝Ｍが形成されている。この溝Ｍを利用してねじ回し
などで調整棒を回転することにより、分割レンズ２の各
領域１２ａ、１２ｂを図の矢印Ｙのように左右に変位で
き、それに伴い焦点位置を左右にずらせるようになって
いる。

【００２２】したがって、焦点位置の移動により、加工
面に照射されるレーザ光の照射状況、例えば照射面積な
どを変えることができ、レーザ光の浸透深さやレーザ光
による溶融面積を調整できる。なお、図２では図１と同
一部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略す
る。

【００２３】ここで、上記したレーザ加工装置によるナ
ゲット形状の例を図３乃至図８を参照して説明する。

【００２４】図３は、分割レンズ２を構成する２つの領
域の焦点距離をほぼ等しくした場合の２つのナゲットＮ
１、Ｎ２形状である。図４および図５は、一方の領域の
焦点位置を変え、照射面積を小さくしたナゲット形状Ｎ
１、Ｎ２である。また、図６および図７は２つの領域の
焦点距離を個々に調整して、円形を２つ合わせたダルマ
形状（図６）やトラック形状（図７）にしたナゲットＮ
１、Ｎ２である。

【００２５】上記のナゲットＮ１、Ｎ２はいずれも一部
が重なっている例であるが、本発明は、図８のように２
つのナゲットが重ならないような場合にも適用できる。

【００２６】上記の実施例では、電子銃の陰極部品を溶
接する場合で説明しているが、溶接は一例であり一般の
加工にも適用することができる。また、電子銃の陰極部
品に限らずその他の材料の加工に適用できることは言う
までもない。

【００２７】また、第１照射時は、照射面積を大きくし
て予熱の役目を持たせ、第２照射時は、焦点位置を変更
して照射面積を小さくし、溶接などの加工を行うことも
できる。なお、焦点位置の調整も一方向に前後させるだ
けでなく、分割レンズの各領域の光軸を回転させるよう
な方向に焦点を移動させることもできる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、分割レンズの各領域の
焦点を個々に調整できるので、複数箇所を同時に加工す
る場合にレーザー光の照射状況を容易に調整できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する概略構成図であ
る。

【図２】本発明の一実施例を説明する概略構成図であ
る。

【図３】本発明の一実施例を説明する図である。

【図４】本発明の一実施例を説明する図である。

【図５】本発明の一実施例を説明する図である。

【図６】本発明の一実施例を説明する図である。

【図７】本発明の一実施例を説明する図である。

【図８】本発明の一実施例を説明する図である。

【図９】従来の装置を説明する概略構成図である。

【図１０】従来の装置を説明する概略構成図である。

【図１１】従来の装置を説明する概略構成図である。

【図１２】従来の装置を説明する図である。

【図１３】従来の装置を説明する図である。

【図１４】従来の装置を説明する図である。

【符号の説明】

１１…光ファイバー１２…分割レンズ１２ａ、１２ｂ…領域１３…加工面１４…鏡筒Ｎ１、Ｎ２…ナゲットＲ１、Ｒ２…光路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を複数方向に分岐する分割レン
ズを有し、分岐されたレーザ光により複数箇所を同時に
加工するレーザ加工装置において、複数方向に分岐した
前記レーザ光の各光路それぞれに対応する前記分割レン
ズの領域ごとに、個別に焦点位置を調整する焦点調整装
置を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。