JPH0741585Y2 - レーザ溶接装置 - Google Patents

レーザ溶接装置

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JPH0741585Y2
JPH0741585Y2 JP1988032905U JP3290588U JPH0741585Y2 JP H0741585 Y2 JPH0741585 Y2 JP H0741585Y2 JP 1988032905 U JP1988032905 U JP 1988032905U JP 3290588 U JP3290588 U JP 3290588U JP H0741585 Y2 JPH0741585 Y2 JP H0741585Y2
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welding
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Amada Miyachi Co Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は、パルスレーザ光を用いてスポット溶接を行う
レーザ溶接装置に関する。
[従来の技術] レーザ溶接によく使われるYAGレーザでは、励起ランプ
よりYAGロッドに光を照射してレーザ発振を起こさせる
ようにしている。このような固体レーザにおいて励起ラ
ンプに電流波形を矩形になるようにパルス電流を供給す
れば、ほぼ矩形のレーザ溶接波形をもつパルス状のレー
ザ光が得られる。
[考案が解決しようとする課題] ところで、パルスレーザ光は矩形波形で急激に立ち上が
り急激に立ち下がるものであるが、このようなレーザ光
をスポット溶接に用いると急激なレーザエネルギの作用
により溶接初期に多量のベーパ(金属蒸気)が発生し、
溶接終期にはチリが発生し、溶接後にはヒズミが生じる
という不具合がある。
本考案は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、レー
ザ・スポット溶接において溶接加工性および溶接品質の
改善に好適なパルスレーザ光を発生するレーザ溶接装置
を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、本考案の第1のレーザ溶接
装置は、パルスレーザ光を被加工物に照射してスポット
溶接を行うレーザ溶接装置において、溶接開始直後の所
定の第1の時間では、小さなパルス幅でパルス間隔が徐
々に短くなるように複数のパルスレーザ光を発生させる
第1のパルスレーザ発生制御手段と、前記第1の時間の
後に続く前記第1の時間よりも長い所定の第2の時間で
は、この第2の時間にほぼ相当するパルス幅を有する1
つのパルスレーザ光を発生させる第2のパルスレーザ発
生制御手段と、前記第2の時間の後で溶接終了までの前
記第2の時間よりも短い所定の第3の時間では、小さな
パルス幅でパルス間隔が徐々に長くなるように複数のパ
ルスレーザ光を発生させる第3のパルスレーザ発生制御
手段とを具備する構成とした。
また、本考案の第2のレーザ溶接装置は、パルスレーザ
光を被加工物に照射してスポット溶接を行うレーザ溶接
装置において、レーザ励起ランプにランプ電流を供給す
るための電源回路と、前記電源回路と前記励起ランプと
の間に接続されたスイッチング手段と、溶接開始直後の
所定の第1の時間を設定する第1の時間設定回路と、前
記第1の時間の後に続く前記第1の時間よりも長い所定
の第2の時間を設定する第2の時間設定回路と、前記第
2の時間の後で溶接終了までの前記第2の時間よりも短
い所定の第3の時間を設定する第3の時間設定回路と、
前記第1の時間設定回路で設定された前記第1の時間を
立ち上がり区間とし、前記第2の時間設定回路で設定さ
れた前記第2の時間を上辺区間とし、前記第3の時間設
定回路で設定された前記第3の時間を立ち上がり区間と
する台形波のパルス電圧を発生する台形波発生回路と、
前記台形波発生回路からの前記台形波のパルス電圧に基
づいて、前記第1の時間では小さなパルス幅でパルス間
隔が徐々に短くなるような複数のパルスを発生し、前記
第2の時間ではこの第2の時間にほぼ相当するパルス幅
を有する1つのパルスを発生し、前記第3の時間では小
さなパルス幅でパルス間隔が徐々に長くなるような複数
のパルスを発生するパルス列発生回路と、前記パルス列
発生回路からの一連のパルス列に応動して前記スイッチ
イング手段を断続的にオン・オフ駆動する駆動回路とを
具備する構成とした。
[作用] 第1の時間では、小さなパルス幅でパルス間隔が徐々に
短くなるように複数のパルスレーザ光が与えられること
によりレーザエネルギによる加熱が徐々に増大する結
果、ベーパが発生することなく被溶接物の表面が溶けて
なじみがでてくる。
第2の時間では、この時間にほぼ相当するパルス幅をも
つ1つのパルスレーザ光(主パルスレーザ光)が与えら
れることにより、前より持続時間の長い大きなレーザエ
ネルギが加えられることによって被溶接物は内部まで十
分に溶融する。
第3の時間では、小さなパルス幅でパルス間隔が徐々に
長くなるように複数のパルスレーザ光が与えられること
により、被溶接箇所は徐々に冷却される結果、そこから
チリが発生せず、またそこにヒズミが生じることもな
い。
[実施例] 以下、添付図を参照して本考案の実施例を説明する。
第1図は、本考案の一実施例を適用したレーザ溶接装置
の主要な構成を示す。図中、点線100内の構成部分はこ
の実施例によるレーザ発生制御手段を形成する。
先ず、制御部100を除く一般的な構成部分において、三
相電源端子10が昇圧トランス12の入力端子に接続され、
このトランス12の出力端子が定電圧回路14の入力端子に
接続される。この定電圧回路14は、入力した三相電圧を
整流しランプ電圧設定回路16の出力に応じた一定の電圧
E0を出力する。この出力電圧E0は、いったんコンデンサ
18の充電電圧となってからコイル20を介してスイッチン
グ回路22の入力端子に与えられる。
スイッチング回路22は、後述する制御部100からのスイ
ッチング制御信号SWに応動してスイッチング動作するこ
とにより直流電圧E0を切り刻むようにしてパルス電圧に
変換し、このパルス電圧をダイオード24を介して励起ラ
ンプ26に印加する。シマー回路30は、励起ランプ26内の
放電路を安定化させるためのもので、ダイオード32を介
して100〜200mA程度の微弱な予備電流を励起ランプ26に
供給する。
トリガ回路34は、トリガ電極36にトリガパルスを印加す
ることによって、励起ランプ26を点灯させる。励起ラン
プ26が点灯すると、その光を照射されたYAGロッド38は
発振してランプ電流に対応した強度のレーザ光を発し、
そのレーザ光は共振ミラー40,42で反射して十分に増幅
されてから外部に出力される。出力されたレーザ光LB
は、レンズや光ファイバ等の光学系(図示せず)を介し
て被溶接物(図示せず)に照射される。
次に、制御部100において、通電時間設定回路102,立ち
上がり時間設定回路104,立ち下がり時間設定回路106お
よび合成回路108は、被加工物に与えられるレーザエネ
ルギの時間特性を台形波の形に設定する手段を構成す
る。
通電時間設定回路102は、第2図(A)に示すように台
形波の底辺区間(通電時間)TLを規定するパルス幅をも
つパルス波形を出力する。立ち上がり時間設定回路104
は、第2図(B)に示すように台形波の立ち上がり区間
TRを規定する立ち上がり部をもつパルス波形を出力す
る。立ち下がり時間設定回路106は、第2図(C)に示
すように台形波の立ち下がり区間TFを規定する立ち下が
り部をもつパルス波形を出力する。合成回路108は、そ
れら3つのパルス波形を合成して第2図(D)に示すよ
うな台形波のパルス波形をもつ出力電圧DVを発生する。
この台形波に上辺区間TUはTL−(TR+TF)である。
合成回路108より出力された台形波のパルス電圧DVは、V
/Fコンバータ110に入力される。コンバータ110は、入力
電圧DVのレベルに比例した周波数(反比例した周期)の
高周波パルス列HP(第2図E)を出力する。この高周波
パルス列HPはリトリガ・タイマ112に入力され、そこで
第2図(F)に示すようなパルス列KPに変換される。こ
のパルス列KPは、溶接開始直後の第1の時間T1では、小
さなパルス幅でパルス間隔が徐々に短くなるように繰り
返される複数のパルスで、第1の時間T1の後に続く第2
の時間T2(T1<T2)では、この時間にほぼ相当する大き
なパルス幅をもつ1つのパルスで、第2の時間T2の後で
溶接終了までの第3の時間T3(T2>T3)では、小さなパ
ルス幅でパルス間隔が徐々に長くなるように繰り返され
る複数のパルスで形成されている。
本実施例において、第1のレーザ発生制御手段は、通電
時間設定回路102、立ち上がり時間設定回路104、合成回
路108、V/Fコンバータ110、リトリガタイマ112およびス
イッチングドライブ回路114から構成されている。第2
のレーザ発生制御手段は、通電時間設定回路102、立ち
上がり時間設定回路104、立ち下がり時間設定回路106、
合成回路108、V/Fコンバータ110、リトリガタタイマ112
およびスイッチングドライブ回路114から構成されてい
る。また、第3のレーザ発生制御手段は、通電時間設定
回路102、立ち下がり時間設定回路106、合成回路108、V
/Fコンバータ110、リトリガタイマ112およびスイッチン
グドライブ回路114から構成されている。
これらの第1、第2および第3のレーザ発生制御手段が
溶接時間TL内の連続する第1、第2および第3の時間T1
(TR),T2(TU),T3(TF)でそれぞれ作用することに
より、第2図(F)に示すような一連のパルス列KPが得
られる。
また、第1の時間設定回路は、立ち上がり時間設定回路
104で構成されている。第2の時間設定回路は、通電時
間設定回路102、立ち上がり時間設定回路104および立ち
下がり時間設定回路106で構成されている。第3の時間
設定回路は、立ち下がり時間設定回路106で構成されて
いる。台形波発生回路は合成回路108で構成されてい
る。パルス列発生回路は、V/Fコンバータ110およびリト
リガタイマ112から構成されている。駆動回路はドライ
ブ回路114で構成されている。
このような一連のパルス列KPがドライブ回路114を介し
てスイッチング回路22にスイッチング制御信号SWとして
与えられることにより、このパルス列KPに対応したラン
プ電流が励起ランプ26で流れ、ひいてはそれに対応した
一連のパルスレーザ光がYAGロッド38より発生される。
すなわち、この一連のパルスレーザ光は、第1の時間T1
では、小さなパルス幅でパルス間隔が徐々に短くなるよ
うに繰り返して発生される複数のパルスレーザ光と、第
2の時間では、この時間にほぼ相当するパルス幅をもつ
パルスレーザ光と、第3の時間T3では、小さなパルス幅
でパルス間隔が徐々に長くなるように繰り返して発生さ
れる複数のパルスレーザ光とからなるようなものとな
る。
しかして、被溶接物には台形波の時間特性をもつレーザ
エネルギが与えられることになる。つまり、第1の時間
T1では、小さなエネルギのパルスレーザ光の繰り返しに
よって加熱が徐々に増大する結果、ベーパが発生するこ
となく被溶接物の表面が溶けてなじみが良くなり、第2
の時間T2では持続期間の長い主パルスレーザ光のエネル
ギによって被溶接物の中まで十分に溶け、第3の時間T3
では徐々に冷却される結果、溶接箇所からチリが発生せ
ず、溶接後そこにヒズミが生じることもない。
[考案の効果] 以上のように、本考案は、主パルスレーザ光に先立っ
て、小さなパルス幅でパルス間隔が徐々に短くなるよう
な繰り返しパルスレーザ光を当てることでベーパの発生
を防止するようにしたので溶接加工性を改善し、さらに
は主パルスレーザ光の後に小さなパルス幅でパルス間隔
が徐々に長くなるような繰り返しパルスレーザ光を当て
ることでチリやヒズミの出ない良好な溶接品質を得ると
いう顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本考案の一実施例を適用したレーザ溶接装置
の主要な構成を示すブロック図、および 第2図は、第1図の制御部100における各部の信号の波
形を示す信号波形図である。 図面において、 22……スイッチング回路、26……励起ランプ、38……YA
Gロッド、100……制御部、102……通電時間設定回路、1
04……立ち上がり時間設定回路、106……立ち下がり時
間設定回路、108……合成回路、110……V/Fコンバー
タ、112……リトリガ・タイマ。

Claims (2)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】パルスレーザ光を被加工物に照射してスポ
    ット溶接を行うレーザ溶接装置において、 溶接開始直後の所定の第1の時間では、小さなパルス幅
    でパルス間隔が徐々に短くなるように複数のパルスレー
    ザ光を発生させる第1のパルスレーザ発生制御手段と、 前記第1の時間の後に続く前記第1の時間よりも長い所
    定の第2の時間では、この第2の時間にほぼ相当するパ
    ルス幅を有する1つのパルスレーザ光を発生させる第2
    のパルスレーザ発生制御手段と、 前記第2の時間の後で溶接終了までの前記第2の時間よ
    りも短い所定の第3の時間では、小さなパルス幅でパル
    ス間隔が徐々に長くなるように複数のパルスレーザ光を
    発生させる第3のパルスレーザ発生制御手段と、 を具備することを特徴とするレーザ溶接装置。
  2. 【請求項2】パルスレーザ光を被加工物に照射してスポ
    ット溶接を行うレーザ溶接装置において、 レーザ励起ランプにランプ電流を供給するための電源回
    路と、 前記電源回路と前記励起ランプとの間に接続されたスイ
    ッチング手段と、 溶接開始直後の所定の第1の時間を設定する第1の時間
    設定回路と、 前記第1の時間の後に続く前記第1の時間よりも長い所
    定の第2の時間を設定する第2の時間設定回路と、 前記第2の時間の後で溶接終了までの前記第2の時間よ
    りも短い所定の第3の時間を設定する第3の時間設定回
    路と、 前記第1の時間設定回路で設定された前記第1の時間を
    立つ上がり区間とし、前記第2の時間設定回路で設定さ
    れた前記第2の時間を上辺区間とし、前記第3の時間設
    定回路で設定された前記第3の時間を立ち上がり区間と
    する台形波のパルス電圧を発生する台形波発生回路と、 前記台形波発生回路からの前記台形波のパルス電圧に基
    づいて、前記第1の時間では小さなパルス幅でパルス間
    隔が徐々に短くなるような複数のパルスを発生し、前記
    第2の時間ではこの第2の時間にほぼ相当するパルス幅
    を有する1つのパルスを発生し、前記第3の時間では小
    さなパルス幅でパルス間隔が徐々に長くなるような複数
    のパルスを発生するパルス列発生回路と、 前記パルス列発生回路からの一連のパルス列に応動して
    前記スイッチイング手段を断続的にオン・オフ駆動する
    駆動回路と、 を具備することを特徴とするレーザ溶接装置。
JP1988032905U 1988-03-12 1988-03-12 レーザ溶接装置 Expired - Lifetime JPH0741585Y2 (ja)

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JP6502117B2 (ja) * 2015-02-17 2019-04-17 株式会社アマダミヤチ レーザ装置
CN114211116B (zh) * 2022-01-07 2023-11-14 东北电力大学 一种镁合金Nd:YAG脉冲激光点焊方法

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