JPH1043877A - Laser beam mechanical condenser for laser spot welding machine - Google Patents

Laser beam mechanical condenser for laser spot welding machine

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JPH1043877A
JPH1043877A JP8220496A JP22049696A JPH1043877A JP H1043877 A JPH1043877 A JP H1043877A JP 8220496 A JP8220496 A JP 8220496A JP 22049696 A JP22049696 A JP 22049696A JP H1043877 A JPH1043877 A JP H1043877A
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JP
Japan
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laser beam
laser
optical fiber
fiber cable
laser light
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Application number
JP8220496A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuyuki Honda
哲行 本田
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Nippon Avionics Co Ltd
Original Assignee
Nippon Avionics Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1043877A publication Critical patent/JPH1043877A/en
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To greatly simplify the work by dispensing with a conventional expensive optical system as well as troublesome adjustment of the system and merely connecting a laser beam mechanical condenser to the end of a GI optical cable. SOLUTION: In a laser spot welding machine which performs welding by enhancing close contactness of objects 25, 26 to be welded, in a pressurized state by a welding head equipped with a pressurizing mechanism, with a laser beam for propagating an optical fiber cable 50; with a grated index type used for the optical fiber cable 50, attached to the machine is a laser beam mechanical condenser 53, which is fitted to the tip end of the cable, which is a hollow tubular shape inside so that a laser beam emitted from the end face of the optical fiber cable can propagate continuously through the inner face, and which is provided with such a length as the continuous beam waist generating by the continuous refraction of the laser beam is produced at the outgoing port tightly making contact with the object to be welded.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は,プリント配線基
板等にリード線等の被溶接物をレーザ光により溶接する
レーザスポット溶接機に使用するレーザ光メカニカル集
光部に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser light mechanical condensing section used in a laser spot welding machine for welding a workpiece such as a lead wire to a printed wiring board or the like by using a laser beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のレーザスポット溶接機には,図
5,図6に示すように構成されたものがある。以下,こ
れについて説明する。1は溶接ヘッド1’のフレ−ム,
2はプレッシャバレルで,フレ−ム1に固着されている
プッシュ3を介して上下動自在に滑動している。4は加
圧シャフトで,プレッシャバレル2に内蔵されている加
圧ばね7の下端に当接して配設されており,下端には支
持腕30の一端が取り付けられている。6,6’は加圧
シャフト4の支持とその円滑な上下動を行わせるための
スライドベアリングである。
2. Description of the Related Art Some conventional laser spot welding machines are constructed as shown in FIGS. Hereinafter, this will be described. 1 is the frame of the welding head 1 ',
Reference numeral 2 denotes a pressure barrel which is slidably movable up and down via a push 3 fixed to the frame 1. Reference numeral 4 denotes a pressure shaft, which is disposed in contact with the lower end of a pressure spring 7 built in the pressure barrel 2, and one end of a support arm 30 is attached to the lower end. Reference numerals 6 and 6 'denote slide bearings for supporting the pressurizing shaft 4 and for smoothly moving the pressurizing shaft 4 up and down.

【0003】8は支持腕30の他端に取り付けられてい
るレ−ザ光出射レンズユニット5のアダプタ31に付与
される加圧力を決定するためのノブで,このノブ8を回
転することにより,これと連動する加圧調整ねじ9を介
して加圧バネ7が上下してアダプタ31に付与される加
圧力が決定される。10は加圧目盛りで,ノブ8を回転
することにより加圧ばね7に付与される加圧力を表示す
るためのものである。
Reference numeral 8 denotes a knob for determining the pressing force applied to the adapter 31 of the laser light emitting lens unit 5 attached to the other end of the support arm 30. By rotating this knob 8, The pressure applied to the adapter 31 is determined by the pressure spring 7 moving up and down via the pressure adjustment screw 9 that is linked to this. Reference numeral 10 denotes a pressure scale for displaying a pressing force applied to the pressure spring 7 by rotating the knob 8.

【0004】11はヨ−クで,加圧シャフト4に固定さ
れており,シャフト12および加圧シャフト4とともに
三者一体で上下方向に連動するように構成されている。
13,13’は回り止め用のシャフト12と円滑な上下
動を行わせるためのスライドベアリングである。
A yoke 11 is fixed to the pressurizing shaft 4, and is configured to work together with the shaft 12 and the pressurizing shaft 4 in the vertical direction.
Reference numerals 13 and 13 'denote slide bearings for causing the shaft 12 for rotation to smoothly move up and down.

【0005】14は加圧力が設定値に達した時作動する
スイッチで,加圧力感知用のマイクロスイッチが用いら
れており(以下,加圧力感知用マイクロスイッチと記
す),溶接ヘッド1’のフレ−ム1の上面上部に支持腕
15によってプレッシャバレル2に固定されて配設され
ており,アダプタ31の加圧力が設定値に達した時作動
して,この電気信号はケ−ブル22を介してレ−ザ発振
器を内蔵した電源ユニット21に伝達され,レ−ザ発振
器からのレ−ザ光が光ファイバケ−ブル23を介してレ
−ザ光出射レンズユニット5に供給される。
Reference numeral 14 denotes a switch which operates when the applied pressure reaches a set value. The switch 14 uses a microswitch for detecting the applied pressure (hereinafter, referred to as a microswitch for detecting the applied pressure). The upper part of the arm 1 is fixed to the pressure barrel 2 by the support arm 15 and is activated when the pressure of the adapter 31 reaches a set value. This electric signal is transmitted via the cable 22. The laser light is transmitted to a power supply unit 21 having a built-in laser oscillator, and the laser light from the laser oscillator is supplied to a laser light emitting lens unit 5 via an optical fiber cable 23.

【0006】16は加圧力感知用マイクロスイッチ14
の接点,17は接点16の位置調整用ナットである。1
8はア−ムで,ヨ−ク11のヨ−ク収納室34が形成さ
れており,一端はねじ19によりプレッシャバレル2に
取り付けられ,他端はフレ−ム1にスライドベアリング
28,28’を介して滑動自在に挿入されている駆動シ
ャフト29にねじ止めされている。
Reference numeral 16 denotes a microswitch 14 for detecting a pressing force.
Reference numeral 17 denotes a nut for adjusting the position of the contact 16. 1
An arm 8 has a yoke storage chamber 34 for the yoke 11, one end of which is attached to the pressure barrel 2 by screws 19, and the other end of which is mounted on the frame 1 by slide bearings 28, 28 '. , And is screwed to a drive shaft 29 which is slidably inserted through.

【0007】20はばねで,ア−ム18が下方に引き下
げられた時,これをもとの位置に復帰させるためのリタ
−ンばねである。21は電源ユニットで,そこに内蔵さ
れているレ−ザ発振器としてはYAGレ−ザ等が用いら
れている。
Reference numeral 20 denotes a return spring for returning the arm 18 to its original position when the arm 18 is pulled down. Reference numeral 21 denotes a power supply unit, which uses a YAG laser or the like as a built-in laser oscillator.

【0008】駆動シャフト29の下端は,駆動源33に
連結されており,この駆動シャフト29の上方には,過
剰な力がア−ム18を介してレ−ザ光出射レンズユニッ
ト5に加わらないように,ダブルナット等のストッパ2
7が設けられて必要以上に下方に下がるのを防止してい
る。
The lower end of the drive shaft 29 is connected to a drive source 33, and no excessive force is applied to the laser light emitting lens unit 5 via the arm 18 above the drive shaft 29. As shown, a stopper 2 such as a double nut
7 is provided to prevent the lowering from being performed more than necessary.

【0009】24は光ファイバケ−ブル23のコネク
タ,25,26は被溶接物である。支持腕30の一端は
加圧シャフト4に支持されており,他端にはレ−ザ光出
射レンズユニット5が取り付けられており,加圧シャフ
ト4の上下動によりレ−ザ光出射レンズユニット5は上
下動するように構成されている。
Reference numeral 24 denotes a connector of the optical fiber cable 23, and reference numerals 25 and 26 denote workpieces. One end of the support arm 30 is supported by the pressure shaft 4, and the other end thereof is provided with a laser light emitting lens unit 5. Is configured to move up and down.

【0010】アダプタ31は,レ−ザ光出射レンズユニ
ット5のレンズの焦点距離に略等しい長さに突出させて
装着されており,内部は中空に形成されており,アルミ
ニウムや銅等で断面Y型に形成されており,先端部は被
溶接物25,26に当接するように配設されている。従
って,溶接ヘッド1’には,プレッシャバレル2,加圧
シャフト4,回り止めシャフト12,加圧ばね7,リタ
−ンばね20,ア−ム18および駆動シャフト29とに
より構成される加圧機構が内蔵されている。
The adapter 31 is mounted so as to protrude to a length substantially equal to the focal length of the lens of the laser light emitting lens unit 5, is formed hollow, and has a section Y made of aluminum or copper. The tip is disposed so as to abut against the workpieces 25 and 26. Therefore, the welding head 1 'has a pressing mechanism composed of the pressure barrel 2, the pressing shaft 4, the detent shaft 12, the pressing spring 7, the return spring 20, the arm 18, and the driving shaft 29. Is built-in.

【0011】従って,電源ユニット21に内蔵されてい
るレ−ザ発振器からのレ−ザ光はこのアダプタ31にガ
イドされるとともに,先端部においてその光束が焦点を
結ぶので,光ファイバケ−ブル23の交換時に,面倒な
光軸調整が不要であるとともに,確実にレ−ザ光で被溶
接物25,26を加熱することが出来るように構成され
ている。
Therefore, the laser light from the laser oscillator built in the power supply unit 21 is guided by the adapter 31 and the light beam is focused at the tip, so that the optical fiber cable 23 At the time of replacement, troublesome optical axis adjustment is not required, and the workpieces 25 and 26 can be reliably heated with laser light.

【0012】32は被溶接物25,26が載置されるテ
−ブルで,溶接ヘッド1’の駆動源33の本体に取り付
けられている。
Reference numeral 32 denotes a table on which the workpieces 25 and 26 are placed, which is attached to the main body of the drive source 33 of the welding head 1 '.

【0013】このように構成されているので,まず,被
溶接物25,26をテ−ブル32に載置した後,駆動シ
ャフト29を介してア−ム18をリタ−ンばね20に抗
して下方に引き下げると,ア−ム18にはプレッシャバ
レル2がねじ19により固定されているため,ア−ム1
8の下降に伴いプレッシャバレル2,加圧シャフト4お
よび回り止めシャフト12の四者が一体となって下降す
る。
With this construction, the workpieces 25 and 26 are first placed on the table 32, and then the arm 18 is pressed against the return spring 20 via the drive shaft 29. When the pressure barrel 2 is pulled downward, the pressure barrel 2 is fixed to the arm 18 by screws 19,
8, the pressure barrel 2, the pressurizing shaft 4 and the detent shaft 12 are integrally lowered.

【0014】アダプタ31の先端が被溶接物25に接す
ると,加圧シャフト4と回り止めシャフト12は下降を
停止するが,プレッシャバレル2およびア−ム18はさ
らに下降を続け,ヨ−ク収納室34におけるヨ−ク11
とア−ム18との間隙Lが0になるまで加圧ばね7が圧
縮される。
When the tip of the adapter 31 comes into contact with the workpiece 25, the pressurizing shaft 4 and the detent shaft 12 stop descending, but the pressure barrel 2 and the arm 18 continue descending, and the yoke is stored. Yoke 11 in chamber 34
The pressure spring 7 is compressed until the gap L between the arm and the arm 18 becomes zero.

【0015】一方,間隙Lより少し小さい間隙L’を位
置調整用ナット17により加圧力感知用マイクロスイッ
チ14と接点16との間隙として設定しておくと,間隙
L=0となる直前にプレッシャバレル2と回り止めシャ
フト12の上下の相対動き,即ち,加圧ばね7の反発力
(加圧力)に抗してプレッシャバレル2が下降して,加
圧力感知用マイクロスイッチ14と接点16とが接触す
ると,加圧力感知用マイクロスイッチ14が作動する。
On the other hand, if a gap L ', which is slightly smaller than the gap L, is set as a gap between the pressure sensing microswitch 14 and the contact 16 by the position adjusting nut 17, the pressure barrel is set immediately before the gap L = 0. The pressure barrel 2 descends against the vertical movement of the rotation stopper 2 and the detent shaft 12, ie, the repulsive force (pressure) of the pressure spring 7, and the pressure sensing microswitch 14 and the contact 16 come into contact with each other. Then, the pressure sensing microswitch 14 operates.

【0016】この際,間隙L=0となると,これ以上は
余分な圧力が加圧力感知用マイクロスイッチ14に加わ
ることがないので,このスイッチが損傷されることはな
い。又,ストッパ27を移動して,ストッパ27とフレ
−ム1との間隙を調整すれば,ア−ム18およびプレッ
シャバレル2の下降が停止し,過剰な加圧力がレ−ザ光
出射レンズユニット5に加わり,被溶接物25,26が
損傷されることはない。
At this time, if the gap L = 0, no extra pressure is applied to the pressure sensing microswitch 14 any more, so that this switch is not damaged. Further, if the gap between the stopper 27 and the frame 1 is adjusted by moving the stopper 27, the lowering of the arm 18 and the pressure barrel 2 is stopped, and an excessive pressure is applied to the laser light emitting lens unit. 5, and the workpieces 25 and 26 are not damaged.

【0017】加圧力感知用マイクロスイッチ14が作動
すると,信号がケ−ブル22を介して電源ユニット21
に伝送され,レ−ザ発振器が励起されて光ファイバ−ケ
−ブル23を介してレ−ザ光がレ−ザ光出射レンズユニ
ット5に入射し,このレ−ザ光は,アダプタ31により
ガイドされつつテ−ブル32上の被溶接物25,26へ
と照射され,溶接が完了する。
When the pressure sensing micro switch 14 is operated, a signal is sent via the cable 22 to the power supply unit 21.
And the laser oscillator is excited to cause the laser light to enter the laser light emitting lens unit 5 via the optical fiber cable 23, and this laser light is guided by the adapter 31. The workpieces 25 and 26 on the table 32 are irradiated while being welded, and the welding is completed.

【0018】この際,支持腕30によりレ−ザ光出射レ
ンズユニット5およびアダプタ31が支持されているの
で,このアダプタ31により被溶接物25,26には安
定した密着状態でレ−ザ光が照射されるとともに,常に
同一の焦点距離で溶接されるから,レ−ザ光量は常に一
定となり安定した溶接状態が得られる。
At this time, since the laser light emitting lens unit 5 and the adapter 31 are supported by the support arm 30, the laser light is stably adhered to the workpieces 25 and 26 by the adapter 31. Irradiation and welding are always performed at the same focal length, so that the laser light amount is always constant and a stable welding state can be obtained.

【0019】又,図7に示すように,光ファイバケーブ
ル23の先端に,光学系レンズを組み合わせて構成され
ている出射光学系40から出射されるレーザ光41が,
被溶接物25,26上で焦点を結ぶように出射光学系4
0を調整して溶接する形式のものや,図8に示すよう
に,キャピラリーホルダ42に取り付けられたキャピラ
リー43により被溶接物25,26からキャピラリー4
3を離間した状態で溶接する形式のものもある。
As shown in FIG. 7, a laser beam 41 emitted from an emission optical system 40 constituted by combining an optical system lens is provided at the end of an optical fiber cable 23.
The output optical system 4 is focused on the workpieces 25 and 26 so as to be focused.
8, and a capillary 43 attached to a capillary holder 42 to separate the capillary 4 from the workpieces 25 and 26, as shown in FIG.
There is also a type in which welding is performed in a state where 3 is separated.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】従来のものはこのよう
に構成されているので,いずれの形式のものも,光学系
レンズを組み合わせて構成されている高価なレーザ光出
射レンズユニット5や出射光学系40が用いられている
ため,装置としてはそれだけ高価になるという問題があ
る。さらに,光学系の出射レンズの焦点距離や光軸等の
厳密な調整が必要であり,このような光学上の調整は面
倒であるという問題もある。
Since the conventional one is constructed as described above, any type of the laser light emission lens unit 5 or the emission optical unit 5 which is constructed by combining optical lenses is expensive. Since the system 40 is used, there is a problem that the apparatus becomes more expensive. Further, it is necessary to strictly adjust the focal length and the optical axis of the exit lens of the optical system, and such an optical adjustment is troublesome.

【0021】又,図7に示すレーザ光41により溶接す
る形式のものは,非接触の熱源であるレーザ光41を被
溶接物25,26に照射して溶接するため,溶接状態が
不安定になるという問題がある。
In the case of the welding type shown in FIG. 7 using the laser beam 41, the laser beam 41, which is a non-contact heat source, is applied to the workpieces 25 and 26 for welding. Problem.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】この発明は,光ファイバ
ケーブルを伝播するレーザ発振器からのレーザ光によ
り,加圧機構を備えた溶接ヘッドで被溶接物を加圧した
状態で密着し,レーザ光を照射して溶接を行うレーザス
ポット溶接機において,光ファイバケーブルは,レーザ
光の連続的な屈折によりこの光ファイバケーブルのコア
中心軸の周囲を伝播する形式のグレーテッドインデック
ス形を用い,このグレーテッドインデックス形光ファイ
バケーブルの先端部に,このケーブルの先端部に嵌合
し,内部が中空の筒形で,グレーテッドインデックス形
光ファイバケーブル端面から出射するレーザ光が内面を
連続して伝播可能であるとともに,このレーザ光の連続
的な屈折により発生する連続的なくびれ(ビームウエス
ト)が被溶接物に密着する出射口で生じるような長さを
有するレーザ光メカニカル集光部を取り付けるようにし
たものである。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a laser beam from a laser oscillator propagating through an optical fiber cable is used to press a workpiece to be welded in close contact with a welding head provided with a pressing mechanism, and to apply a laser beam. In a laser spot welding machine that performs welding by irradiating a laser beam, the optical fiber cable uses a graded index type that propagates around the central axis of the core of the optical fiber cable by continuous refraction of the laser light. Fitted to the end of a Ted-index type optical fiber cable, the end of this cable is hollow, and the inside is a hollow cylinder, so that the laser beam emitted from the end of the graded-index type optical fiber cable can propagate continuously through the inner surface In addition, the continuous waist (beam waist) generated by the continuous refraction of the laser light adheres to the workpiece That it is obtained by way mount the laser light mechanical focusing portion having a length such that occurs in the exit port.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】この発明の実施例を,図1〜図4
に基づいて詳細に説明する。図1はこの発明の実施例を
示すもので,レーザ光メカニカル集光部53の要部正面
図,図2は図1のA部拡大図,図3はこの発明によるレ
ーザ光メカニカル集光部53を使用したレーザスポット
溶接機の斜視図,図4はGI形光ファイバケーブル50
の断面図である。なお,従来例と同様のものは同一名称
を使用するとともに,同一符号を付し,その説明を省略
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
It will be described in detail based on. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front view of a main part of a laser beam mechanical condensing section 53, FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a perspective view of a laser spot welder using a GI optical fiber cable 50.
FIG. The same components as those in the conventional example have the same names and the same reference numerals, and a description thereof will be omitted.

【0024】図1〜図3において,50はグレーテッド
インデックス形光ファイバーケーブル(以下,GI形光
ケーブルと記す)で,図3に示すように,レーザ光51
は連続的に屈折してこのGI形光ケーブル50のコア5
0aのコア中心軸50cの周囲を伝播し,このレーザ光
51の連続的な屈折により連続的なくびれ(ビームウエ
スト)52が発生する形式のものである。50bはクラ
ッドである。この実施例では,コア径600μmのもの
が使用されている。
In FIGS. 1 to 3, reference numeral 50 denotes a graded index type optical fiber cable (hereinafter referred to as a GI type optical cable), and as shown in FIG.
Is refracted continuously and the core 5 of the GI optical cable 50 is
The laser beam 51 propagates around the core center axis 50c of 0a, and a continuous waist 52 occurs due to continuous refraction of the laser beam 51. 50b is a clad. In this embodiment, a core having a diameter of 600 μm is used.

【0025】53はレーザ光メカニカル集光部で,セラ
ミック,ルビー,サファイヤ等の部材で形成されてお
り,GI形光ケーブル50の先端部に取り付けられ,内
部が中空で,内径rが順次減少するテーパ状に形成する
とともに,その外径Rは一定の筒形に形成されている。
さらに,レーザ光メカニカル集光部53の長さは,GI
形光ケーブル50の端面から出射するレーザ光51が内
面を連続して伝播し,このレーザ光51のビームウエス
ト52が,被溶接物25,26に密着する出射口53a
で生じるような長さLに形成されており,先端部は被溶
接物25,26に当接するように取り付けられている。
Reference numeral 53 denotes a laser light mechanical condensing portion which is formed of a member such as ceramic, ruby, or sapphire, and is attached to the tip of the GI optical cable 50. And an outer diameter R is formed in a fixed cylindrical shape.
Further, the length of the laser light mechanical focusing section 53 is GI
The laser beam 51 emitted from the end face of the optical fiber cable 50 is continuously propagated on the inner surface, and the beam waist 52 of the laser beam 51 has an emission port 53a in close contact with the workpieces 25 and 26.
, And the tip is attached so as to abut against the workpieces 25 and 26.

【0026】レーザ光メカニカル集光部53は,例え
ば,GI形光ケーブル51の内径rが700μmの場合
には,レーザ光メカニカル集光部53の長さLは5mm
以下,好ましくは2〜3mm,出射口径tは100μm
以下,好ましくは50μm,外径Rは2〜3mm程度に
形成されている。
For example, when the inner diameter r of the GI optical cable 51 is 700 μm, the length L of the laser light mechanical focusing section 53 is 5 mm.
Below, preferably 2-3 mm, the emission aperture t is 100 μm
Hereinafter, it is preferably formed to be 50 μm and the outer diameter R to be about 2 to 3 mm.

【0027】54はレーザ光メカニカル集光部53のホ
ルダで,GI形光ケーブル50とレーザ光メカニカル集
光部53とを互いに接続した状態で保持するとともに,
可動腕30に固定するためのものである。このホルダ5
4の内部にはGI形光ケーブル50が貫通する貫通孔5
4cが透設されており,上端には内部を貫通するGI形
光ケーブル50をホルダ54に固定するための締め部5
4aが設けられており,下端にはレーザ光メカニカル集
光部53を取り付けるための取付部54bが設けられて
いる。従って,このホルダ54は,支持腕30に取り付
けられて加圧シャフト4の上下動により,レーザ光メカ
ニカル集光部53を支持して上下動するように構成され
ている。
Reference numeral 54 denotes a holder for the laser light mechanical condensing section 53, which holds the GI optical cable 50 and the laser light mechanical condensing section 53 in a state where they are connected to each other.
This is for fixing to the movable arm 30. This holder 5
4, a through hole 5 through which the GI optical cable 50 penetrates.
4c, a fastening portion 5 for fixing the GI optical cable 50 penetrating therethrough to the holder 54 at the upper end.
4a, and a mounting portion 54b for mounting the laser beam mechanical focusing portion 53 is provided at the lower end. Accordingly, the holder 54 is attached to the support arm 30 and is configured to move up and down while supporting the laser beam mechanical light condensing unit 53 by the vertical movement of the pressure shaft 4.

【0028】このように構成されているので,図4,図
6に示すように,テーブル32上の被溶接物25,26
に駆動シャフト29を介してアーム18を下方に引き下
げると,このアーム18の下降に伴い,プレッシャバレ
ル2,加圧シャフト4および回り止めシャフト12の四
者が一体となって下降する。
With such a structure, as shown in FIGS. 4 and 6, the workpieces 25, 26
When the arm 18 is pulled down via the drive shaft 29, the four members of the pressure barrel 2, the pressurizing shaft 4 and the detent shaft 12 are integrally lowered with the lowering of the arm 18.

【0029】そして,レーザ光メカニカル集光部53の
先端が,被溶接物25,26に接すると,加圧シャフト
4と回り止めシャフト12は下降を停止するが,プレッ
シャバレル2およびアーム18はさらに下降を続け,加
圧力感知用マイクロスイッチ14と接点16とが接触す
ると,加圧力感知用マイクロスイッチ14が作動する。
When the tip of the laser beam mechanical condensing portion 53 comes into contact with the workpieces 25 and 26, the pressure shaft 4 and the detent shaft 12 stop descending, but the pressure barrel 2 and the arm 18 further move. When the lowering is continued and the pressure sensing microswitch 14 and the contact 16 come into contact with each other, the pressure sensing microswitch 14 operates.

【0030】加圧力感知用マイクロスイッチ14が作動
すると,この信号がケーブル22を介して電源ユニット
21に伝送され,レーザ発振器が励起されて,図3に示
すように,レーザ光51は,GI形光ケーブル50を連
続的に屈折してコア50aのコア中心軸50cの周囲を
伝播し,直接レーザ光メカニカル集光部53に入射す
る。この時,GI形光ケーブル50を伝播するレーザ光
51の連続的な屈折により連続的なビームウエスト52
が発生している。レーザ光メカニカル集光部53の形状
は,このビームウエスト52がレーザ光メカニカル集光
部53の出射口53aで生じるように形成されているか
ら,出射口53aで収斂したレーザ光51は,被溶接物
25,26に照射され,溶接が完了する。
When the pressure sensing microswitch 14 is operated, this signal is transmitted to the power supply unit 21 via the cable 22 to excite the laser oscillator, and as shown in FIG. The optical cable 50 is continuously refracted, propagates around the core central axis 50c of the core 50a, and directly enters the laser light mechanical condensing section 53. At this time, the continuous beam waist 52 due to the continuous refraction of the laser light 51 propagating through the GI optical cable 50.
Has occurred. The shape of the laser light mechanical condensing portion 53 is formed so that the beam waist 52 is generated at the output port 53a of the laser light mechanical condensing portion 53, so that the laser beam 51 converged at the output port 53a is welded. The objects 25 and 26 are irradiated, and the welding is completed.

【0031】この際,支持腕30によりレーザ光メカニ
カル集光部53が支持されているので,被溶接物25,
26には安定した密着状態でレーザ光51が照射される
とともに,常にビームウエスト52が照射され,溶接さ
れるから,レーザ光量は常に一定となり安定した溶接状
態が得られる。
At this time, since the laser beam mechanical focusing section 53 is supported by the support arm 30, the workpiece 25,
26 is irradiated with the laser beam 51 in a stable close contact state, and the beam waist 52 is always irradiated and welded, so that the laser light quantity is always constant and a stable welding state is obtained.

【0032】[0032]

【発明の効果】この発明は,光ファイバケーブルを伝播
するレーザ発振器からのレーザ光により,加圧機構を備
えた溶接ヘッドで被溶接物を加圧した状態で密着し,レ
ーザ光を照射して溶接を行うレーザスポット溶接機にお
いて,光ファイバケーブルは,レーザ光の連続的な屈折
によりこの光ファイバケーブルのコア中心軸の周囲を伝
播する形式のグレーテッドインデックス形を用い,この
グレーテッドインデックス形光ファイバケーブルの先端
部に,このケーブルの先端部に嵌合し,内部が中空の筒
形で,グレーテッドインデックス形光ファイバケーブル
端面から出射するレーザ光が内面を連続して伝播可能で
あるとともに,このレーザ光の連続的な屈折により発生
する連続的なくびれ(ビームウエスト)が被溶接物に密
着する出射口で生じるような長さを有するレーザ光メカ
ニカル集光部を取り付けたので,従来のような高価な光
学系を用いる必要もなく,その上,面倒な光学系の調整
をする必要もない。単にGI光ケーブルの端部にレーザ
光メカニカル集光部を接続するだけでよく作業が非常に
簡単になる。
According to the present invention, the object to be welded is pressed by a laser head from a laser oscillator propagating through an optical fiber cable while being pressed by a welding head equipped with a pressing mechanism, and the laser beam is irradiated. In a laser spot welding machine for welding, an optical fiber cable uses a graded index type in which the laser beam propagates around the central axis of the core of the optical fiber cable by continuous refraction. At the end of the fiber cable, it is fitted to the end of this cable, the inside is hollow cylindrical, and the laser light emitted from the end face of the graded index type optical fiber cable can continuously propagate on the inner surface. The continuous waist (beam waist) generated by the continuous refraction of the laser beam is generated at the exit that is in close contact with the workpiece. Because fitted with a laser beam mechanical focusing portion having so that length, without the need to use conventional expensive optical system such as, Moreover, there is no need to adjust the cumbersome optics. Simply connecting the laser light mechanical condensing part to the end of the GI optical cable suffices and the operation becomes very simple.

【0033】その上,溶接ヘッドによいレーザ光メカニ
カル集光部を介して被溶接物には適度の圧力が付与され
ているから,被溶接物は安定した密着状態が得られると
ともに,この密着状態でビームウエストにおけるレーザ
光が照射されることになり,確実に溶接することが出
来,安定した溶接状態が得られる。
In addition, since an appropriate pressure is applied to the workpiece through the laser beam mechanical condensing portion which is good for the welding head, the workpiece can be stably adhered to the welding head. As a result, the laser beam at the beam waist is irradiated, welding can be reliably performed, and a stable welding state can be obtained.

【0034】又,レーザ光メカニカル集光部において,
レーザ光は貫通孔の空気中を屈折して伝播するから,従
来のキャピラリーのような固体中を伝播するものに比較
してレーザ光の出力が減衰することもない。
In the laser beam mechanical focusing section,
Since the laser light propagates while being refracted in the air in the through-hole, the output of the laser light is not attenuated as compared with a conventional one that propagates in a solid such as a capillary.

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

【図1】この発明の実施例を示すもので,レーザ光メカ
ニカル集光部53の要部正面図である。
FIG. 1, showing an embodiment of the present invention, is a front view of a main part of a laser beam mechanical focusing section 53.

【図2】図1のA部分の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG.

【図3】この発明の実施例を示すもので,レーザ光メカ
ニカル集光部53を使用したレーザスポット溶接機の斜
視図である。
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention and is a perspective view of a laser spot welding machine using a laser light mechanical focusing section 53.

【図4】GI形光ケーブル50の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the GI optical cable 50.

【図5】従来のレーザスポット溶接機の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a conventional laser spot welding machine.

【図6】従来のレーザスポット溶接機の要部断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view of a main part of a conventional laser spot welding machine.

【図7】他の従来例を示す要部正面図である。FIG. 7 is a main part front view showing another conventional example.

【図8】その他の従来例を示す要部正面図である。FIG. 8 is a front view of a main part showing another conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1’ 溶接ヘッド 21 レーザ発振器を内蔵する電源ユニット 25,26 被溶接物 29 駆動シャフト 30 支持腕 50 GI形光ケーブル 50c GI形光ケーブル50のコア中心軸 51 レーザ光 52 レーザ光51のビームウエスト 53 レーザ光メカニカル集光部 53a レーザ光メカニカル集光部の出射口 1 'Welding head 21 Power supply unit incorporating laser oscillator 25, 26 Workpiece 29 Drive shaft 30 Support arm 50 GI optical cable 50c Core center axis of GI optical cable 50 51 Laser light 52 Beam waist of laser light 51 Laser light Mechanical condensing part 53a Outlet of laser light mechanical condensing part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // H01S 3/101 H01S 3/101 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location // H01S 3/101 H01S 3/101

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光ファイバケーブルを伝播するレーザ発
振器からのレーザ光により,加圧機構を備えた溶接ヘッ
ドで被溶接物を加圧した状態で密着し,レーザ光を照射
して溶接を行うレーザスポット溶接機において,前記光
ファイバケーブルは,レーザ光の連続的な屈折によりこ
の光ファイバケーブルのコア中心軸の周囲を伝播する形
式のグレーテッドインデックス形を用い,このグレーテ
ッドインデックス形光ファイバケーブルの先端部に,こ
のケーブルの先端部に嵌合し,内部が中空の筒形で,前
記グレーテッドインデックス形光ファイバケーブル端面
から出射するレーザ光が内面を連続して伝播可能である
とともに,このレーザ光の連続的な屈折により発生する
連続的なくびれ(ビームウエスト)が前記被溶接物に密
着する出射口で生じるような長さを有するレーザ光メカ
ニカル集光部を取り付けたことを特徴とするレーザスポ
ット溶接機のレーザ光メカニカル集光部。
1. A laser for performing welding by applying a laser beam from a laser oscillator propagating through an optical fiber cable to a welding head equipped with a pressing mechanism, in which the workpiece is pressurized and brought into close contact with the welding head. In the spot welding machine, the optical fiber cable uses a graded index type which propagates around a central axis of the optical fiber cable by continuous refraction of laser light. The laser light emitted from the end of the graded-index type optical fiber cable can be continuously propagated through the inner surface of the optical fiber cable. A continuous waist (beam waist) generated by continuous refraction of light is generated at an exit port that is in close contact with the workpiece. A laser beam mechanical focusing section of a laser spot welding machine, wherein a laser beam mechanical focusing section having such a length is mounted.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100445584B1 (en) * 2001-12-21 2004-08-25 재단법인 포항산업과학연구원 Device and method of laser spot welding
JP2009056481A (en) * 2007-08-31 2009-03-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Laser beam machining apparatus
JP2010105015A (en) * 2008-10-30 2010-05-13 Kanto Auto Works Ltd Laser spot welding apparatus
CN114515730A (en) * 2022-01-20 2022-05-20 哈尔滨工程大学 Method for carrying out underwater laser detonation cleaning based on tapered optical fiber

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