JPH07214354A - Method and device for synthesizing laser beam and for laser beam welding - Google Patents

Method and device for synthesizing laser beam and for laser beam welding

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Publication number
JPH07214354A
JPH07214354A JP6015037A JP1503794A JPH07214354A JP H07214354 A JPH07214354 A JP H07214354A JP 6015037 A JP6015037 A JP 6015037A JP 1503794 A JP1503794 A JP 1503794A JP H07214354 A JPH07214354 A JP H07214354A
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JP
Japan
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laser
laser beams
welding
laser beam
synthesizing
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Application number
JP6015037A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Shinonaga
秀之 篠永
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve the welding performance by increasing the focal depth of the whole synthesized laser beam where a plurality of laser beams are synthesized. CONSTITUTION:When two laser beams 1, 4 oscillated from two laser beam oscillators are crossed and synthesized, and two laser beams 1, 4 are converged to the respective points by two converging lens 2, 5, two converging points 3, 6 are arranged on the line along the direction of the respective optical axes 1a, 4a of two laser beams 1, 4, and in a slightly deviated manner. This constitution allows the range suitable for two kinds of welding to be also deviated because the slight deviation of two converging points 3, 6 even when the focal depth of the respective laser beams 1, 4, i.e., the range suitable for the welding may be the range of the same degree as that of the conventional one, and the focal depth of two laser beams 1, 4 as the whole is fairly increased.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、2本以上のレーザ光を
交差させて合成するレーザ光合成方法及びその装置並び
に合成されたレーザ光を用いて溶接を行うレーザ溶接方
法及びその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser beam synthesizing method and apparatus for synthesizing two or more laser beams by crossing them, and a laser welding method and apparatus for welding using the synthesized laser beams.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ光のうちの例えばCO2 レーザ光
は、高エネルギ密度を有しており、溶接に使用されてい
る。具体的には、上記レーザ光を集光レンズにより集光
すると、集光点付近においてレーザ光はパワー密度の高
い熱源となり、集光点と被溶接材料との間の距離を調節
することにより、所望の溶接性能を得ている。この場
合、被溶接材料が集光点から離れると、被溶接材料に照
射されるレーザ光のパワー密度が下がって溶接性能が低
下するため、集光点と被溶接材料との間の距離のうちの
良好な溶接性能が得られる範囲を焦点深度と呼んでい
る。そして、集光点でのパワー密度が高いほど被溶接材
料を溶かし易く、また、焦点深度が深い(長い)ほど溶
け込み深さが深い溶接が実行できることがわかってい
る。
2. Description of the Related Art Of the laser light, CO2 laser light, for example, has a high energy density and is used for welding. Specifically, when the laser light is condensed by a condensing lens, the laser light becomes a heat source with a high power density near the condensing point, and by adjusting the distance between the condensing point and the material to be welded, The desired welding performance is obtained. In this case, when the material to be welded is separated from the converging point, the power density of the laser beam applied to the material to be welded is lowered and the welding performance is reduced. The range where good welding performance is obtained is called the depth of focus. It is known that the higher the power density at the converging point, the easier it is to melt the material to be welded, and the deeper (longer) the focal depth is, the deeper the penetration depth is.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、レーザ溶接の溶接性能としての焦点深度
は、あまり深いものではなく、溶け込み深さが深い溶接
を実行することができないという欠点があった。
However, in the above-mentioned conventional structure, the depth of focus as the welding performance of laser welding is not so deep, and there is a drawback in that welding with a deep penetration depth cannot be performed. .

【0004】一方、レーザ光の集光点でのパワー強度を
高くする方法として、レーザ光自体の出力を高くするこ
とが考えられるが、レーザ発振器は定格出力が決まって
いるので、レーザ光自体の出力はレーザ発振器の定格出
力よりも高くすることはできない。このため、複数台の
レーザ発振器を使用して、各レーザ発振器から発振され
た複数本のレーザ光をそれぞれ集光させて各集光点を一
つの集光点に一致させるように構成し、該一つの集光点
におけるパワー強度を高くする方法が、従来より、考え
られている。
On the other hand, as a method of increasing the power intensity of the laser beam at the converging point, it is conceivable to increase the output of the laser beam itself. However, since the rated output of the laser oscillator is fixed, The output cannot be higher than the rated output of the laser oscillator. Therefore, by using a plurality of laser oscillators, a plurality of laser beams oscillated from each laser oscillator are respectively focused, and each focusing point is made to coincide with one focusing point. Conventionally, a method of increasing the power intensity at one focus point has been considered.

【0005】しかし、上記方法の場合、集光点における
パワー強度は高くなるが、複数本のレーザ光の各集光点
を一致させる構成であるので、複数本のレーザ光を用い
る方法であっても、レーザ光全体としての焦点深度は、
一本のレーザ光の焦点深度とほとんど同じであり、あま
り深いものではなかった。そこで、本発明の目的は、焦
点深度を深くすることができるレーザ光合成方法及びそ
の装置並びにレーザ溶接方法及びその装置を提供するに
ある。
However, in the case of the above method, although the power intensity at the converging point is high, the method is such that a plurality of laser beams are used because the condensing points of a plurality of laser beams are made to coincide with each other. The depth of focus of the laser light as a whole is
It was almost the same as the depth of focus of one laser beam, and was not so deep. Therefore, an object of the present invention is to provide a laser beam synthesizing method and a device thereof and a laser welding method and a device thereof capable of increasing the depth of focus.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ光合成方
法は、2台のレーザ発振器から発振された2本のレーザ
光を交差させて合成するレーザ光合成方法において、前
記2本のレーザ光をそれぞれ一点に集光させる際に、二
つの集光点を、前記2本のレーザ光の各光軸方向にほぼ
沿う直線上に配置すると共に、若干ずらして配置したと
ころに特徴を有する。この場合、前記2本のレーザ光の
うちの少なくとも一つのレーザ光について、その集光光
学系の前側に集光点調整用の調整光学系を設けることに
より、前記二つの集光点間の距離を調整するようにする
ことも好ましい。
A laser beam synthesizing method according to the present invention is a laser beam synthesizing method in which two laser beams oscillated from two laser oscillators are crossed and combined with each other. When converging at one point, the two converging points are arranged on a straight line substantially along each optical axis direction of the two laser beams, and are also slightly shifted. In this case, for at least one laser beam of the two laser beams, an adjustment optical system for adjusting a focal point is provided in front of the focusing optical system, so that the distance between the two focal points is increased. Is also preferably adjusted.

【0007】また、3台以上のレーザ発振器から発振さ
れた3本以上のレーザ光を交差させて合成するレーザ光
合成方法において、前記3本以上のレーザ光の各光軸を
ほぼ一つの平面内に配置するようにし、そして、前記3
本以上のレーザ光をそれぞれ一点に集光させる際に、三
つ以上の集光点を、前記3本以上のレーザ光の各光軸方
向にほぼ沿う直線上に配置すると共に、若干ずらして配
置するようにすることも考えられる。この場合、前記3
本以上のレーザ光のうちの少なくとも一つのレーザ光に
ついて、その集光光学系の前側に集光点調整用の調整光
学系を設けることにより、前記三つ以上の集光点間の距
離を調整するようにしても良い。
Further, in a laser beam synthesizing method for intersecting and synthesizing three or more laser beams oscillated from three or more laser oscillators, each optical axis of the three or more laser beams is in one plane. And place the 3
When concentrating each of the three or more laser beams at one point, the three or more condensing points are arranged on a straight line substantially along each optical axis direction of the three or more laser beams, and are also slightly displaced from each other. It is also possible to do so. In this case, the above 3
Adjusting the distance between the three or more converging points by providing an adjusting optical system for converging point adjustment on the front side of the converging optical system for at least one laser beam among the plurality of laser beams. It may be done.

【0008】更に、上記した各レーザ光合成方法により
合成されたレーザ光を用いて溶接を行うレーザ溶接方法
において、溶接の方向を、複数本のレーザ光の光軸で形
成される平面に対しておおむね平行となる方向に設定す
ることがより一層好ましい方法である。
Further, in the laser welding method in which the laser light synthesized by the above-mentioned laser light synthesizing methods is used for welding, the direction of the welding is generally with respect to the plane formed by the optical axes of the plurality of laser lights. It is an even more preferable method to set the directions in parallel.

【0009】また、本発明のレーザ光合成装置は、2台
のレーザ発振器から発振された2本のレーザ光を交差さ
せて合成する装置において、前記2本のレーザ光をそれ
ぞれ一点に集光させる際に、二つの集光点を、前記2本
のレーザ光の各光軸方向にほぼ沿う直線上に配置すると
共に、若干ずらして配置する集光手段を備えたところに
特徴を有する。この構成の場合、前記2本のレーザ光の
うちの少なくとも一つのレーザ光について、その集光光
学系の前側に、前記二つの集光点間の距離を調整する調
整光学系を設けるように構成することが好ましい。
Further, the laser beam synthesizing apparatus of the present invention is an apparatus for crossing and synthesizing two laser beams oscillated from two laser oscillators, and when the two laser beams are respectively focused on one point. In addition, the two converging points are arranged on a straight line substantially along each optical axis direction of the two laser beams, and the condensing means for arranging them slightly apart is provided. In the case of this configuration, for at least one laser beam of the two laser beams, an adjusting optical system for adjusting the distance between the two focusing points is provided in front of the focusing optical system. Preferably.

【0010】更に、3台以上のレーザ発振器から発振さ
れた3本以上のレーザ光を交差させて合成するレーザ光
合成装置において、前記3本以上のレーザ光の各光軸を
ほぼ一つの平面内に配置するように構成すると共に、前
記3本以上のレーザ光をそれぞれ一点に集光させる際
に、三つ以上の集光点を、前記3本以上のレーザ光の各
光軸方向にほぼ沿う直線上に配置し、且つ、若干ずらし
て配置する集光手段を備える構成とすることもより一層
好ましい。この構成の場合、前記3本以上のレーザ光の
うちの少なくとも一つのレーザ光について、その集光光
学系の前側に、前記三つ以上の集光点間の距離を調整す
る調整光学系を設けるようにすることが考えられ、これ
も好ましい構成である。
Further, in a laser beam synthesizing apparatus for synthesizing three or more laser beams oscillated from three or more laser oscillators by crossing them, each optical axis of the three or more laser beams is in substantially one plane. When the three or more laser lights are focused on one point, the three or more focus points are straight lines substantially along the optical axis directions of the three or more laser lights. It is even more preferable to have a configuration in which the light collecting means is arranged on the upper side and is displaced slightly. In the case of this configuration, an adjusting optical system for adjusting the distance between the three or more condensing points is provided in front of the condensing optical system for at least one of the three or more laser beams. However, this is also a preferable configuration.

【0011】そして、上記した各レーザ光合成装置によ
り合成されたレーザ光を用いて溶接を行うレーザ溶接装
置において、溶接の方向を、複数本のレーザ光の光軸で
形成される平面に対しておおむね平行となるように前記
レーザ光又は被溶接体を移動駆動する移動駆動手段を備
えることがより一層好ましい装置である。
Then, in the laser welding apparatus for welding using the laser beams synthesized by the above laser beam synthesizing apparatuses, the welding direction is generally with respect to the plane formed by the optical axes of a plurality of laser beams. It is an even more preferable apparatus that includes a movement driving unit that moves and drives the laser light or the object to be welded so as to be parallel.

【0012】[0012]

【作用】上記手段によれば、2本のレーザ光をそれぞれ
一点に集光させる際に、二つの集光点を、2本のレーザ
光の各光軸方向にほぼ沿う直線上に配置すると共に、若
干ずらして配置する構成としたので、各1本のレーザ光
の焦点深度、即ち、溶接に適した範囲が従来と同じ程度
の範囲であっても、二つの集光点が若干ずれていること
から、上記二つの溶接に適した範囲もずれるようにな
り、2本のレーザ光全体としての焦点深度はかなり広が
る。従って、従来構成にくらべて、焦点深度を深くする
ことができる。この場合、具体的には、2本のレーザ光
のうちの少なくとも一つのレーザ光について、その集光
光学系の前側に集光点調整用の調整光学系を設けること
により、二つの集光点間の距離を若干ずれるように調整
することが可能である。
According to the above means, when the two laser beams are focused on one point, the two focusing points are arranged on a straight line substantially along each optical axis direction of the two laser beams. Since they are arranged so as to be slightly shifted, even if the focal depth of each laser beam, that is, the range suitable for welding is the same range as the conventional range, the two focal points are slightly displaced. Therefore, the range suitable for the above two weldings also deviates, and the depth of focus of the two laser beams as a whole widens considerably. Therefore, the depth of focus can be increased as compared with the conventional configuration. In this case, specifically, for at least one of the two laser beams, by providing an adjusting optical system for adjusting the focusing point on the front side of the focusing optical system, two focusing points can be obtained. It is possible to adjust the distance between them to be slightly deviated.

【0013】また、3台以上のレーザ発振器から発振さ
れた3本以上のレーザ光を交差させて合成するレーザ光
合成方法において、3本以上のレーザ光の各光軸をほぼ
一つの平面内に配置するようにし、そして、3本以上の
レーザ光をそれぞれ一点に集光させる際に、三つ以上の
集光点を、3本以上のレーザ光の各光軸方向にほぼ沿う
直線上に配置すると共に、若干ずらして配置するように
したので、焦点深度をより一層深くすることができる。
この場合も、3本以上のレーザ光のうちの少なくとも一
つのレーザ光について、その集光光学系の前側に集光点
調整用の調整光学系を設けることにより、三つ以上の集
光点間の距離を調整することが可能である。
Further, in a laser beam synthesizing method for crossing and synthesizing three or more laser beams oscillated from three or more laser oscillators, the respective optical axes of the three or more laser beams are arranged in substantially one plane. When concentrating three or more laser lights at one point, three or more condensing points are arranged on a straight line substantially along each optical axis direction of the three or more laser lights. At the same time, the positions are slightly shifted so that the depth of focus can be further increased.
Also in this case, for at least one of the three or more laser beams, by providing an adjusting optical system for adjusting the focal point on the front side of the focusing optical system, three or more laser beams are focused. It is possible to adjust the distance.

【0014】一方、上記した各レーザ光合成方法により
合成されたレーザ光を用いて溶接を行うレーザ溶接方法
において、溶接の方向を、複数本のレーザ光の光軸で形
成される平面に対しておおむね平行となる方向に設定す
るようにしたので、レーザ溶接により被溶接材料に生ず
る溶接溶け込み形状が直線状となり、溶接品質が向上す
る。
On the other hand, in the laser welding method in which the laser beams synthesized by the above laser beam synthesizing methods are used for welding, the welding direction is generally with respect to the plane formed by the optical axes of the plurality of laser beams. Since the directions are set to be parallel to each other, the weld penetration shape produced in the material to be welded by the laser welding becomes linear and the welding quality is improved.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の第1の実施例について図1を
参照しながら説明する。この図1において、第1のレー
ザ発振器から発振出力された第1のレーザ光1は、集光
光学系である例えば第1の集光レンズ2により集光され
て第1の集光点3を形成するように構成されている。ま
た、第2のレーザ発振器から発振出力された第2のレー
ザ光4は、集光光学系である例えば第2の集光レンズ5
により集光されて第2の集光点6を形成するように構成
されている。そして、上記2本のレーザ光1、4は、各
光軸1a、4aが浅い角度で交差するように設定されて
いる。ここで、上記二つの集光点3、6は、2本のレー
ザ光1、4の各光軸1a、4a方向にほぼ(おおむね)
沿う直線上にシリーズに配置されていると共に、図1中
上下方向に若干ずらして配置されている。この場合、二
つの集光点3、6間の距離(ずれ量)は、例えば数mm
程度(最大で5mm程度)に設定されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, a first laser beam 1 oscillated and output from a first laser oscillator is condensed by a condensing optical system, for example, a first condensing lens 2 to form a first condensing point 3. Configured to form. The second laser light 4 oscillated and output from the second laser oscillator is, for example, a second condenser lens 5 which is a condenser optical system.
Is formed to form the second condensing point 6. The two laser beams 1 and 4 are set so that the optical axes 1a and 4a intersect at a shallow angle. Here, the two condensing points 3 and 6 are almost (generally) almost in the respective optical axes 1a and 4a of the two laser beams 1 and 4.
They are arranged in series on a straight line along them, and are arranged with a slight shift in the vertical direction in FIG. In this case, the distance (deviation amount) between the two condensing points 3 and 6 is, for example, several mm.
It is set to about (5 mm at maximum).

【0016】また、上記二つの集光レンズ2、5は、そ
れぞれ光軸1a、4a方向に沿って往復移動可能に設け
られている。この場合、二つの集光レンズ2、5を移動
させることにより、二つの集光点3、6の間の距離を所
望の距離に設定可能に構成されている。これにより、上
記構成の装置によりレーザ溶接する場合に、実際の(種
々の)溶接条件に対応することを可能にしている。この
構成の場合、二つの集光レンズ2、5から集光手段が構
成されている。
The two condenser lenses 2 and 5 are provided so as to be capable of reciprocating along the directions of the optical axes 1a and 4a, respectively. In this case, the distance between the two condensing points 3 and 6 can be set to a desired distance by moving the two condensing lenses 2 and 5. This makes it possible to deal with actual (various) welding conditions when performing laser welding with the apparatus having the above configuration. In this case, the two condenser lenses 2 and 5 constitute a condenser means.

【0017】しかして、上記構成によれば、第1のレー
ザ光1だけによりレーザ溶接する場合を考えると、溶接
に適した範囲(第1の範囲と称す)は、図1に示すよう
に、第1の集光点3の前後の領域Aとなる。この第1の
範囲Aが、第1のレーザ光1の焦点深度である。尚、こ
の範囲A内では、エネルギ密度(パワー密度)が集光点
3でのエネルギ密度の90%程度以上になるようになっ
ている。一方、第2のレーザ光4だけによりレーザ溶接
する場合を考えると、溶接に適した範囲(第2の範囲と
称す)は、図1に示すように、第2の集光点6の前後の
領域Bとなる。この第2の範囲Bが、第2のレーザ光4
の焦点深度である。
However, according to the above configuration, when considering the case of laser welding with only the first laser beam 1, the range suitable for welding (referred to as the first range) is as shown in FIG. The area A is before and after the first condensing point 3. The first range A is the depth of focus of the first laser light 1. In this range A, the energy density (power density) is about 90% or more of the energy density at the converging point 3. On the other hand, considering a case where laser welding is performed only by the second laser beam 4, the range suitable for welding (referred to as the second range) is, as shown in FIG. It becomes the area B. This second range B is the second laser beam 4
Depth of focus.

【0018】ここで、二つの集光点3、6が図中上下方
向に若干ずれていることから、二つの溶接に適した範囲
A、Bも少しラップしながらずれている。このため、2
本のレーザ光1、4によりレーザ溶接する場合には、溶
接に適した範囲は、第1の範囲Aと第2の範囲Bとをほ
ぼ加えた範囲となり、全体としての焦点深度は、範囲A
と範囲Bとを足した範囲にほぼ近い領域まで広がる。従
って、本実施例では、従来構成にくらべて、パワー密度
(エネルギ密度)を均一化できると共に、焦点深度を深
くすることができる。この結果、溶け込み深さが深い溶
接を実行し得るから、溶け込み深さの深いレーザ溶接ビ
ードを得ることができ、溶接性能が大幅に向上する。こ
のため、上記実施例では、1回走査するだけでは溶接す
ることができなかった板厚の被溶接物に対しても、1回
走査するだけでは溶接することが可能になり、レーザ溶
接速度が著しく高くなって、総溶接作業時間を削減する
ことができる。
Here, since the two converging points 3 and 6 are slightly deviated in the vertical direction in the drawing, the ranges A and B suitable for welding are also deviated with a slight overlap. Therefore, 2
When laser welding is performed using the laser beams 1 and 4 of the book, the range suitable for welding is a range in which the first range A and the second range B are almost added, and the focal depth as a whole is the range A.
And a range B are added to extend to a region almost close to the range. Therefore, in this embodiment, the power density (energy density) can be made uniform and the depth of focus can be made deeper than in the conventional configuration. As a result, since welding having a deep penetration depth can be performed, a laser welding bead having a deep penetration depth can be obtained, and welding performance is significantly improved. For this reason, in the above-described embodiment, it is possible to weld an object to be welded having a plate thickness that could not be welded only by scanning once, by only scanning once, and the laser welding speed is improved. It is significantly higher and the total welding work time can be reduced.

【0019】ところで、上記実施例においてレーザ溶接
を行う場合、図1に示すように、第1のレーザ光1と第
2のレーザ光4とが交差角K(光軸1aと光軸4aとが
なす角度)をなすように交差しているので、二つのレー
ザ光1、4の合成光の溶接に適した範囲は、第1の範囲
Aと第2の範囲Bとを加えた範囲、即ち、ほぼ「く」字
状に曲がった範囲となる。この場合、溶接の方向を、2
本のレーザ光1、4の各光軸1a、4aで形成される平
面に対して交差する方向に設定したとすると、二つのレ
ーザ光1、4の合成光の溶接に適した範囲がほぼ「く」
字状に曲がっているため、レーザ溶接により被溶接材料
に生ずる溶接溶け込み形状が曲がってしまい、溶接の品
質が悪くなるおそれがあった。
When laser welding is performed in the above embodiment, as shown in FIG. 1, the first laser beam 1 and the second laser beam 4 intersect with each other at an intersection angle K (the optical axis 1a and the optical axis 4a are different from each other). Since they intersect so as to form an angle), the range suitable for welding the combined light of the two laser beams 1 and 4 is the range obtained by adding the first range A and the second range B, that is, It is a range that is bent in an almost "U" shape. In this case, the welding direction is 2
If the direction is set to intersect with the plane formed by the optical axes 1a and 4a of the laser beams 1 and 4 of the book, the range suitable for welding the combined light of the two laser beams 1 and 4 is almost " Ku "
Since it is bent in a letter shape, the weld-melting shape generated in the material to be welded by the laser welding is bent, and the quality of welding may be deteriorated.

【0020】これに対して、上記実施例では、レーザ溶
接を行う場合の溶接の方向Pを、図1に示すように、2
本のレーザ光1、4の各光軸1a、4aで形成される平
面に対しておおむね平行となる方向に設定する構成とし
た。具体的には、2本のレーザ光1、4を上記P方向へ
移動駆動する移動駆動手段、又は、被溶接体を上記P方
向へ移動駆動する移動駆動手段を設けている。この結
果、二つのレーザ光1、4の合成光による溶接に適した
範囲がほぼ「く」字状に曲がっていても、溶接材料に生
ずる溶接溶け込み形状が直線状となるから、溶接の品質
を向上させることができる。
On the other hand, in the above-described embodiment, the welding direction P when performing laser welding is set to 2 as shown in FIG.
The configuration is such that the laser beams 1 and 4 of the book are set to be substantially parallel to the plane formed by the optical axes 1a and 4a. Specifically, there is provided a moving drive means for moving and driving the two laser beams 1 and 4 in the P direction, or a moving drive means for moving and driving the welded body in the P direction. As a result, even if the range suitable for welding by the combined light of the two laser beams 1 and 4 is bent in a substantially V shape, the weld penetration shape generated in the welding material is linear, so that the quality of welding is improved. Can be improved.

【0021】尚、上記実施例では、二つの集光レンズ
2、5をそれぞれ光軸1a、4a方向に往復移動可能に
設ける構成としたが、これに限られるものではなく、二
つの集光レンズ2、5のうちのいずれか一方だけを往復
移動可能に設ける構成としても同様な作用効果を得るこ
とができる。
In the above embodiment, the two condensing lenses 2 and 5 are provided so as to be reciprocally movable in the directions of the optical axes 1a and 4a, but the present invention is not limited to this, and the two condensing lenses are two. Similar effects can be obtained even if only one of 2, 5 is provided so as to be reciprocally movable.

【0022】図2は、本発明の第2の実施例を示すもの
であり、第1の実施例と異なるところを説明する。尚、
第1の実施例と同一部分には、同一符号付している。第
2の実施例では、図2に示すように、第1の集光レンズ
2及び第2の集光レンズ5の各前側に、集光点調整用の
調整光学系として例えば第1の調整レンズ7及び第2の
調整レンズ8を設けている。これら第1の調整レンズ7
及び第2の調整レンズ8は、それぞれ光軸1a、4a方
向に往復移動可能に設けられている。この場合、二つの
調整レンズ7、8を移動させることにより、二つの集光
点3、6の間の距離を所望の距離に設定可能に構成され
ている。この構成の場合、二つの集光レンズ2、5並び
に二つの調整レンズ7、8から集光手段が構成されてい
る。そして、上述した以外の構成は、第1の実施例の構
成と同じ構成となっている。従って、上記第2の実施例
においても、第1の実施例とほぼ同様な作用効果を得る
ことができる。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, and the difference from the first embodiment will be described. still,
The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals. In the second embodiment, as shown in FIG. 2, on the front side of each of the first condenser lens 2 and the second condenser lens 5, for example, a first adjustment lens is provided as an adjustment optical system for adjusting the focal point. 7 and a second adjusting lens 8 are provided. These first adjustment lenses 7
The second adjusting lens 8 is provided so as to be capable of reciprocating in the directions of the optical axes 1a and 4a, respectively. In this case, the distance between the two condensing points 3 and 6 can be set to a desired distance by moving the two adjusting lenses 7 and 8. In the case of this configuration, the two focusing lenses 2 and 5 and the two adjusting lenses 7 and 8 constitute the focusing means. The configuration other than the above is the same as the configuration of the first embodiment. Therefore, also in the second embodiment described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as in the first embodiment.

【0023】尚、上記第2の実施例では、二つの調整レ
ンズ7、8を移動可能に構成したが、これに限られるも
のではなく、二つの調整レンズのうちのいずれか一方だ
けを移動可能に構成しても良い。また、第2の実施例で
は、2本のレーザ光1、4を二つの集光レンズ2、5に
より集光する構成としたが、これに代えて、2本のレー
ザ光1、4を一つの集光レンズにより集光する構成とし
ても良い。この構成の場合も、二つの調整レンズ7、8
を移動させることにより、二つの集光点3、6の間の距
離を所望の距離に設定可能である。
In the second embodiment, the two adjusting lenses 7 and 8 are configured to be movable, but the present invention is not limited to this, and only one of the two adjusting lenses can be moved. It may be configured to. Further, in the second embodiment, the two laser beams 1 and 4 are condensed by the two condenser lenses 2 and 5, but instead of this, the two laser beams 1 and 4 are condensed. The configuration may be such that the light is condensed by two condenser lenses. Also in this configuration, the two adjusting lenses 7 and 8
By moving the, the distance between the two condensing points 3 and 6 can be set to a desired distance.

【0024】また、上記各実施例では、2台のレーザ発
振器から発振出力された2本のレーザ光1,4を交差さ
せて合成する場合について適用したが、これに限られる
ものではなく、3台以上のレーザ発振器から発振出力さ
れた3本以上のレーザ光を交差させて合成する場合につ
いて適用しても良い。この場合、3本以上のレーザ光を
交差させて合成する方法においては、3本以上のレーザ
光の各光軸をほぼ一つの平面内に配置するように構成す
ることが好ましい。そして、3本以上のレーザ光をそれ
ぞれ一点に集光させる際に、三つ以上の集光点を、3本
以上のレーザ光の各光軸方向にほぼ沿う直線上に配置す
ると共に、若干ずらして配置するように構成すれば良
い。このように構成することにより、焦点深度をより一
層深くすることが可能になる。また、レーザ溶接を行う
場合の溶接の方向は、3本以上のレーザ光の各光軸で形
成される一つの平面に対しておおむね平行となる方向に
設定することがより一層好ましい。このように溶接方向
を設定すると、3本以上のレーザ光の合成光による溶接
に適した範囲が曲がっていても、溶接材料に生ずる溶接
溶け込み形状が直線状となるから、溶接の品質を向上さ
せることができる。
In each of the above embodiments, the case where the two laser beams 1 and 4 oscillated from the two laser oscillators are crossed and combined is applied, but the present invention is not limited to this. The present invention may be applied to a case where three or more laser beams oscillated and output from laser oscillators on a table or more are crossed and combined. In this case, in the method of intersecting and synthesizing three or more laser beams, it is preferable that the optical axes of the three or more laser beams are arranged in substantially one plane. When converging three or more laser lights at one point, three or more converging points are arranged on a straight line substantially along each optical axis direction of the three or more laser lights and slightly shifted. It may be configured to be arranged. With this configuration, the depth of focus can be further increased. Further, it is even more preferable to set the welding direction in the case of performing laser welding so as to be substantially parallel to one plane formed by the optical axes of three or more laser beams. By setting the welding direction in this way, even if the range suitable for welding by the combined light of three or more laser beams is curved, the weld penetration shape generated in the welding material becomes linear, so that the quality of welding is improved. be able to.

【0025】更に、3本以上のレーザ光のうちの少なく
とも一つのレーザ光について、その集光レンズ(集光光
学系)の前側に集光点調整用の調整光学系として調整レ
ンズを設けるように構成することも好ましい構成であ
る。このように構成することにより、三つ以上の集光点
間の距離を自由に調整することが可能である。
Further, for at least one laser beam among the three or more laser beams, an adjusting lens is provided as an adjusting optical system for adjusting the focusing point in front of the focusing lens (focusing optical system). It is also a preferable configuration. With this configuration, it is possible to freely adjust the distance between the three or more converging points.

【0026】尚、上記した各実施例では、集光光学系や
調整光学系を集光レンズや調整レンズ等からなる透過光
学系により構成したが、これに限られるものではなく、
レーザ光を反射する反射ミラー等からなる反射光学系に
より構成しても良い。
In each of the above embodiments, the condensing optical system and the adjusting optical system are constituted by the transmitting optical system including the condensing lens and the adjusting lens, but the present invention is not limited to this.
It may be configured by a reflection optical system including a reflection mirror that reflects laser light.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、2本のレーザ光をそれぞれ一点に集光させる際に、
二つの集光点を、2本のレーザ光の各光軸方向にほぼ沿
う直線上に配置すると共に、若干ずらして配置する構成
としたので、2本のレーザ光全体としての焦点深度を深
くすることができて、溶接性能を高くすることができ、
ひいては溶接に要する作業時間を短縮することが可能に
なるという優れた効果を奏する。この場合、2本のレー
ザ光のうちの少なくとも一つのレーザ光について、その
集光光学系の前側に集光点調整用の調整光学系を設ける
ことにより、二つの集光点間の距離を若干ずれるように
調整することが可能である。
As is apparent from the above description, the present invention is effective in converging two laser beams at one point.
Since the two converging points are arranged on a straight line substantially along each optical axis direction of the two laser beams and are arranged with a slight offset, the focal depth of the two laser beams as a whole is deepened. Can improve the welding performance,
As a result, there is an excellent effect that the working time required for welding can be shortened. In this case, for at least one of the two laser beams, an adjusting optical system for adjusting the focal point is provided on the front side of the focusing optical system to slightly reduce the distance between the two focal points. It is possible to adjust so as to shift.

【0028】また、3台以上のレーザ発振器から発振さ
れた3本以上のレーザ光を交差させて合成するレーザ光
合成方法(又は装置)において、3本以上のレーザ光の
各光軸をほぼ一つの平面内に配置するようにし、そし
て、3本以上のレーザ光をそれぞれ一点に集光させる際
に、三つ以上の集光点を、3本以上のレーザ光の各光軸
方向にほぼ沿う直線上に配置すると共に、若干ずらして
配置するように構成したので、焦点深度をより一層深く
することができる。この場合も、3本以上のレーザ光の
うちの少なくとも一つのレーザ光について、その集光光
学系の前側に集光点調整用の調整光学系を設けることに
より、三つ以上の集光点間の距離を調整することが可能
である。
In addition, in a laser beam synthesizing method (or apparatus) for intersecting and synthesizing three or more laser beams oscillated from three or more laser oscillators, each optical axis of the three or more laser beams is almost one. When arranging in a plane, and converging three or more laser lights at one point, three or more condensing points are straight lines substantially along each optical axis direction of the three or more laser lights. Since it is arranged on the upper side and slightly displaced, the depth of focus can be further increased. Also in this case, for at least one of the three or more laser beams, by providing an adjusting optical system for adjusting the focal point on the front side of the focusing optical system, three or more laser beams are focused. It is possible to adjust the distance.

【0029】一方、上記した各レーザ光合成方法により
合成されたレーザ光を用いて溶接を行うレーザ溶接方法
において、溶接の方向を、複数本のレーザ光の光軸で形
成される平面に対しておおむね平行となる方向に設定す
るように構成したので、レーザ溶接により被溶接材料に
生ずる溶接溶け込み形状が直線状となり、溶接の品質を
向上させることができる。
On the other hand, in the laser welding method in which the laser beams synthesized by the above laser beam synthesizing methods are used for welding, the welding direction is generally with respect to the plane formed by the optical axes of the plurality of laser beams. Since the directions are set to be parallel to each other, the weld-melting shape generated in the material to be welded by the laser welding becomes linear, and the quality of welding can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例を示すレーザ光合成装置
の概略側面図
FIG. 1 is a schematic side view of a laser beam synthesizing apparatus showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例を示すレーザ光合成装置
の概略側面図
FIG. 2 is a schematic side view of a laser beam synthesizing apparatus showing a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1は第1のレーザ光、1aは光軸、2は第1の集光レン
ズ(集光光学系)、3は第1の集光点、4は第2のレー
ザ光、4aは光軸、5は第2の集光レンズ(集光光学
系)、6は第2の集光点、7は第1の調整レンズ(調整
光学系)、8は第2の調整レンズ(調整光学系)を示
す。
1 is a first laser beam, 1a is an optical axis, 2 is a first condenser lens (condensing optical system), 3 is a first focusing point, 4 is a second laser beam, 4a is an optical axis, Reference numeral 5 is a second condenser lens (condensing optical system), 6 is a second condenser point, 7 is a first adjusting lens (adjusting optical system), and 8 is a second adjusting lens (adjusting optical system). Show.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2台のレーザ発振器から発振された2本
のレーザ光を交差させて合成するレーザ光合成方法にお
いて、 前記2本のレーザ光をそれぞれ一点に集光させる際に、
二つの集光点を、前記2本のレーザ光の各光軸方向にほ
ぼ沿う直線上に配置すると共に、若干ずらして配置する
ことを特徴とするレーザ光合成方法。
1. A laser beam synthesizing method for crossing and synthesizing two laser beams oscillated from two laser oscillators, wherein each of the two laser beams is focused on one point,
2. A laser beam synthesizing method characterized in that two converging points are arranged on a straight line substantially along each optical axis direction of the two laser beams and are arranged with a slight offset.
【請求項2】 前記2本のレーザ光のうちの少なくとも
一つのレーザ光について、その集光光学系の前側に集光
点調整用の調整光学系を設けることにより、前記二つの
集光点間の距離を調整することを特徴とする請求項1記
載のレーザ光合成方法。
2. An adjusting optical system for adjusting a condensing point is provided in front of the condensing optical system for at least one laser beam of the two laser beams so that a distance between the two condensing points is increased. 2. The laser beam synthesizing method according to claim 1, wherein the distance is adjusted.
【請求項3】 3台以上のレーザ発振器から発振された
3本以上のレーザ光を交差させて合成するレーザ光合成
方法において、 前記3本以上のレーザ光の各光軸をほぼ一つの平面内に
配置するようにし、 そして、前記3本以上のレーザ光をそれぞれ一点に集光
させる際に、三つ以上の集光点を、前記3本以上のレー
ザ光の各光軸方向にほぼ沿う直線上に配置すると共に、
若干ずらして配置することを特徴とするレーザ光合成方
法。
3. A laser beam synthesizing method for crossing and synthesizing three or more laser beams oscillated from three or more laser oscillators, wherein each optical axis of the three or more laser beams is in one plane. When the three or more laser lights are focused on one point, three or more focus points are arranged on a straight line substantially along each optical axis direction of the three or more laser lights. And place it in
A laser beam synthesizing method characterized by arranging them with a slight shift.
【請求項4】 前記3本以上のレーザ光のうちの少なく
とも一つのレーザ光について、その集光光学系の前側に
集光点調整用の調整光学系を設けることにより、前記三
つ以上の集光点間の距離を調整することを特徴とする請
求項3記載のレーザ光合成方法。
4. At least one laser beam of the three or more laser beams is provided with an adjusting optical system for adjusting a focusing point in front of the focusing optical system, so that the three or more laser beams are collected. The laser beam synthesizing method according to claim 3, wherein the distance between the light spots is adjusted.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載され
たレーザ光合成方法により合成されたレーザ光を用いて
溶接を行うレーザ溶接方法において、 溶接の方向を、複数本のレーザ光の光軸で形成される平
面に対しておおむね平行となる方向としたことを特徴と
するレーザ溶接方法。
5. A laser welding method for welding using laser light synthesized by the laser light synthesizing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the welding direction is a plurality of optical axes of the laser light. The laser welding method is characterized in that the direction is substantially parallel to the plane formed by.
【請求項6】 2台のレーザ発振器から発振された2本
のレーザ光を交差させて合成するレーザ光合成装置にお
いて、 前記2本のレーザ光をそれぞれ一点に集光させる際に、
二つの集光点を、前記2本のレーザ光の各光軸方向にほ
ぼ沿う直線上に配置すると共に、若干ずらして配置する
集光手段を備えたことを特徴とするレーザ光合成装置。
6. A laser beam synthesizing device for crossing and synthesizing two laser beams oscillated from two laser oscillators, wherein each of the two laser beams is focused at one point.
2. A laser beam synthesizing device, comprising: two condensing points arranged on a straight line substantially along each optical axis direction of the two laser beams, and further comprising condensing means arranged so as to be slightly displaced from each other.
【請求項7】 前記2本のレーザ光のうちの少なくとも
一つのレーザ光について、その集光光学系の前側に、前
記二つの集光点間の距離を調整する調整光学系を設けた
ことを特徴とする請求項6記載のレーザ光合成装置。
7. An adjusting optical system for adjusting a distance between the two condensing points is provided in front of the condensing optical system for at least one of the two laser beams. The laser light synthesizing apparatus according to claim 6, which is characterized in that.
【請求項8】 3台以上のレーザ発振器から発振された
3本以上のレーザ光を交差させて合成するレーザ光合成
装置において、 前記3本以上のレーザ光の各光軸をほぼ一つの平面内に
配置するように構成すると共に、 前記3本以上のレーザ光をそれぞれ一点に集光させる際
に、三つ以上の集光点を、前記3本以上のレーザ光の各
光軸方向にほぼ沿う直線上に配置し、且つ、若干ずらし
て配置する集光手段を備えたことを特徴とするレーザ光
合成装置。
8. A laser beam synthesizing device for crossing and synthesizing three or more laser beams oscillated from three or more laser oscillators, wherein each optical axis of the three or more laser beams is in substantially one plane. When the three or more laser beams are focused on one point, the three or more focusing points are straight lines substantially along the optical axis directions of the three or more laser beams. A laser beam synthesizing device comprising a condensing unit arranged on the upper side and slightly displaced.
【請求項9】 前記3本以上のレーザ光のうちの少なく
とも一つのレーザ光について、その集光光学系の前側
に、前記三つ以上の集光点間の距離を調整する調整光学
系を設けたことを特徴とする請求項8記載のレーザ光合
成装置。
9. An adjusting optical system for adjusting the distance between the three or more converging points is provided in front of the condensing optical system for at least one of the three or more laser beams. 9. The laser beam synthesizing device according to claim 8, wherein
【請求項10】 請求項6ないし9のいずれかに記載さ
れたレーザ光合成装置により合成されたレーザ光を用い
て溶接を行うレーザ溶接装置において、 溶接の方向を、複数本のレーザ光の光軸で形成される平
面に対しておおむね平行となるように前記レーザ光又は
被溶接体を移動駆動する移動駆動手段を備えたことを特
徴とするレーザ溶接装置。
10. A laser welding apparatus for welding using laser light synthesized by the laser light synthesizing apparatus according to any one of claims 6 to 9, wherein the welding direction is a plurality of optical axes of the laser light. 2. A laser welding apparatus, comprising: a movement driving unit that moves and drives the laser light or the object to be welded so as to be substantially parallel to the plane formed by.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002331588A (en) * 2001-05-11 2002-11-19 Honda Motor Co Ltd Laser welding method

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP4731040B2 (en) * 2001-05-11 2011-07-20 本田技研工業株式会社 Laser welding method

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