JPS58122195A - レ−ザ加工方法 - Google Patents
レ−ザ加工方法Info
- Publication number
- JPS58122195A JPS58122195A JP57002278A JP227882A JPS58122195A JP S58122195 A JPS58122195 A JP S58122195A JP 57002278 A JP57002278 A JP 57002278A JP 227882 A JP227882 A JP 227882A JP S58122195 A JPS58122195 A JP S58122195A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- spot
- lens
- slender
- condensing lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/22—Spot welding
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
尭@O技術分野
この発明は固体レーザ発振器から放出されるレーザ光に
よる溶接、切断等の加工方法に関する。
よる溶接、切断等の加工方法に関する。
発1li(D技術的背景
一般に固体レーザ発振器から放出されたレーザ光の拡が
り角はレーザ′発振開始時から定常状態の発振時までに
大幅に変化する。したがりて、このような時間における
レーザ光を集光レンズで集光スポットに形成し、例えば
シームS*加工すると溶接ビード幅が徐々番ζ拡がるこ
とはもちろん、湊は込み深さも変化してしまうことにな
り、電子部品等の気密溶接用途など薯どは欠点となって
いた。
り角はレーザ′発振開始時から定常状態の発振時までに
大幅に変化する。したがりて、このような時間における
レーザ光を集光レンズで集光スポットに形成し、例えば
シームS*加工すると溶接ビード幅が徐々番ζ拡がるこ
とはもちろん、湊は込み深さも変化してしまうことにな
り、電子部品等の気密溶接用途など薯どは欠点となって
いた。
このため、従来では、レーザ出力が安定するまでは無駄
な発振を行い、その間は溶接しないでいた。
な発振を行い、その間は溶接しないでいた。
背景技術の問題点
小製電子部品の容器の気密S接では、溶接所豐時間は約
1秒で゛あり、溶接を行うまでの安定する待ち時間は0
.5〜1抄揚度要する。したがって、容器を連続的に送
って自動溶接する場合には、待ち時間が上記のように比
較的短時間でも明らかに非能率になっていた。
1秒で゛あり、溶接を行うまでの安定する待ち時間は0
.5〜1抄揚度要する。したがって、容器を連続的に送
って自動溶接する場合には、待ち時間が上記のように比
較的短時間でも明らかに非能率になっていた。
発明の目的
この発明は上記従来の欠点を解消するためになされたも
ので、レーザ発IN始から溶接開始までの待ち時間を零
にし加工の能率を大幅に向上させたものである。
ので、レーザ発IN始から溶接開始までの待ち時間を零
にし加工の能率を大幅に向上させたものである。
発明の概要
レーザ光を収れんする細長スポットにするとともにその
長径方向を加工走査線上に向けて照射するようにし、レ
ーザ光の拡がり角が大きく変化しても**ビード幅と、
なる細長スポットの短径方向への実質的な影響を少なく
して均一な溶接幅、溶は込み深さで溶接加工が行えるよ
うにしたものである。
長径方向を加工走査線上に向けて照射するようにし、レ
ーザ光の拡がり角が大きく変化しても**ビード幅と、
なる細長スポットの短径方向への実質的な影響を少なく
して均一な溶接幅、溶は込み深さで溶接加工が行えるよ
うにしたものである。
発明の実施例
′jlI1図は加工走査縁が円形の場合におけるもので
、YAG口、ドなどの励起物質(K)を内蔵した固体レ
ーザ尭振器(1)から放出されたレーザ光(2)は発振
開始時には励起物質(K)が熱的に歪んでなく均一性を
有しているので、指向性のよいレーザ光(2つが放出さ
れるが、繰り返しレーザパルス励起によって励起物質(
K)に光ポンピングパワを与えていると、励起物質(K
)は熱的作用により凸レンズ作用をおこし広がり角の増
大するレーザ(2“)になって放出するようになる。こ
のようなレーザ光を加工物上に照射するのにやぎのよう
な構成をとる。励起物質(K)から十分離れた距離(a
)の位置にレーザ光(z)、(2つ 発散用の焦点距離
fl の凹レンズ(3)と、焦点距離f2の凸レンズ
(4)を(fz −fl) だけ離して同軸に設置し
、上記凹レンズ(3)とレンズ(4)の構成によるビー
ム拡大器でレーザ光(2′)、(2つの光束を(f2/
fl)倍に拡大した平行光にする。上記のレンズ構成を
経た拡大ビーム優)を反射鏡(6)で直角方向に偏向し
て加工物(ηに集束スポットを形成するための集光レン
ズ(8)#ζ導入させる。ここで集光レンズ(8)は拡
大ビーム(5)の中心軸にR1/2だけずらされて保持
筒(9)内に保持されている。この保持筒(9)は駆動
制御装置QIJこより所定位置で回転されるようになり
ている。また、集光レンズ(8)は第2図に示される゛
ように上記のよう〈傷心しているとともに、上記回転に
際して描く直径Rの円軌跡の局方向がわのみ角度θだけ
傾けられている。加工物αυはXYテーブルα2におい
て集光レンズ(8)の上記角fLaが零のとき、すなわ
ち傾けないときにおいて、レーザ励起物質(K)の出力
側断面像を凹レンズ(3)、凸レンズ(4)、反射鏡(
6)および集光レンズ(8)によって結像する位置に載
置するものとする・ 上記の構成で**加工について以下述べる。レーザ発振
!! +11から放出されレーザ光(2′)よりレーザ
光(2“)へと拡がり角度の変化するレーザ光(りは凹
レンズ(3)以下の各光学系を経て加工面に縮小結像さ
れる。この結像作用において、集光レンズ(8)はレン
ズの偏心回転の周方向がわへ傾いて回転しているので、
加工面に照射されるレーザスポ、トは次のように形成さ
れる。すなわち、半径方向については凹レンズ(3)、
凸レンズ(4)、集光レンズ田)の焦点距離と相互の配
置関係による幾何光学的で決まる励起物質KO出力側断
面儂寸法(dl)と、また、周方向は集光レンズ(樽の
傾き−に比例的にg長する寸*(dz) とをもつ−
長スポット(D)になる。したがって駆動制御装置[1
の操作で加工面には第3図に示すような細長スポy )
CD)がその長軸(dz)を加工走査m <t)に向
けられかつ重畳されるとともに互いに重り合う直II
(R)の円形軌跡の照射がなされ、・溶接加工が行われ
る。なお駆動制御装置QGの制御に加えてXYテーブル
働を適宜操作することにより、例えば第4図のように直
線部分をもつループ状の溶接加工等任意の加工が行える
ことはいうまでもない。
、YAG口、ドなどの励起物質(K)を内蔵した固体レ
ーザ尭振器(1)から放出されたレーザ光(2)は発振
開始時には励起物質(K)が熱的に歪んでなく均一性を
有しているので、指向性のよいレーザ光(2つが放出さ
れるが、繰り返しレーザパルス励起によって励起物質(
K)に光ポンピングパワを与えていると、励起物質(K
)は熱的作用により凸レンズ作用をおこし広がり角の増
大するレーザ(2“)になって放出するようになる。こ
のようなレーザ光を加工物上に照射するのにやぎのよう
な構成をとる。励起物質(K)から十分離れた距離(a
)の位置にレーザ光(z)、(2つ 発散用の焦点距離
fl の凹レンズ(3)と、焦点距離f2の凸レンズ
(4)を(fz −fl) だけ離して同軸に設置し
、上記凹レンズ(3)とレンズ(4)の構成によるビー
ム拡大器でレーザ光(2′)、(2つの光束を(f2/
fl)倍に拡大した平行光にする。上記のレンズ構成を
経た拡大ビーム優)を反射鏡(6)で直角方向に偏向し
て加工物(ηに集束スポットを形成するための集光レン
ズ(8)#ζ導入させる。ここで集光レンズ(8)は拡
大ビーム(5)の中心軸にR1/2だけずらされて保持
筒(9)内に保持されている。この保持筒(9)は駆動
制御装置QIJこより所定位置で回転されるようになり
ている。また、集光レンズ(8)は第2図に示される゛
ように上記のよう〈傷心しているとともに、上記回転に
際して描く直径Rの円軌跡の局方向がわのみ角度θだけ
傾けられている。加工物αυはXYテーブルα2におい
て集光レンズ(8)の上記角fLaが零のとき、すなわ
ち傾けないときにおいて、レーザ励起物質(K)の出力
側断面像を凹レンズ(3)、凸レンズ(4)、反射鏡(
6)および集光レンズ(8)によって結像する位置に載
置するものとする・ 上記の構成で**加工について以下述べる。レーザ発振
!! +11から放出されレーザ光(2′)よりレーザ
光(2“)へと拡がり角度の変化するレーザ光(りは凹
レンズ(3)以下の各光学系を経て加工面に縮小結像さ
れる。この結像作用において、集光レンズ(8)はレン
ズの偏心回転の周方向がわへ傾いて回転しているので、
加工面に照射されるレーザスポ、トは次のように形成さ
れる。すなわち、半径方向については凹レンズ(3)、
凸レンズ(4)、集光レンズ田)の焦点距離と相互の配
置関係による幾何光学的で決まる励起物質KO出力側断
面儂寸法(dl)と、また、周方向は集光レンズ(樽の
傾き−に比例的にg長する寸*(dz) とをもつ−
長スポット(D)になる。したがって駆動制御装置[1
の操作で加工面には第3図に示すような細長スポy )
CD)がその長軸(dz)を加工走査m <t)に向
けられかつ重畳されるとともに互いに重り合う直II
(R)の円形軌跡の照射がなされ、・溶接加工が行われ
る。なお駆動制御装置QGの制御に加えてXYテーブル
働を適宜操作することにより、例えば第4図のように直
線部分をもつループ状の溶接加工等任意の加工が行える
ことはいうまでもない。
実験例を示すと励起物質に直径6關長さ75mのNd
: YAG口、ドを毎秒100パルスの発振の発振レン
ズから成る倍率2倍のビーム拡大器a−,fj−acレ
ーザO指向性を良くしてから加工物の上方に焦点距離1
100jIの集光レンズを置き、加工物を移動してシー
ム溶接した場合、溶接ビード幅は発振−始時では0.1
鵡であったものが開始から1.5妙畿過後には0.4m
まで大幅にi化していたが、上記実施例における励起物
質(K)の端面から凹レンズ(3)までの距離(−を1
mとし、励起物質にの断面直径の6騙を残荷光学系で約
0.3腿に縮小結像し、また凹レンズ(3)の焦点距離
(fl)を58m、凸レンズ(4)および集光レンズ(
8)の焦点距離(f2) 、 (f3)をそれぞれ10
0 Mとした場合、励起物質にの断面直通の6鵬の儂が
加工物上に約0.3mに幾何光学的に縮小結像される。
: YAG口、ドを毎秒100パルスの発振の発振レン
ズから成る倍率2倍のビーム拡大器a−,fj−acレ
ーザO指向性を良くしてから加工物の上方に焦点距離1
100jIの集光レンズを置き、加工物を移動してシー
ム溶接した場合、溶接ビード幅は発振−始時では0.1
鵡であったものが開始から1.5妙畿過後には0.4m
まで大幅にi化していたが、上記実施例における励起物
質(K)の端面から凹レンズ(3)までの距離(−を1
mとし、励起物質にの断面直径の6騙を残荷光学系で約
0.3腿に縮小結像し、また凹レンズ(3)の焦点距離
(fl)を58m、凸レンズ(4)および集光レンズ(
8)の焦点距離(f2) 、 (f3)をそれぞれ10
0 Mとした場合、励起物質にの断面直通の6鵬の儂が
加工物上に約0.3mに幾何光学的に縮小結像される。
これ番こよって溶接ビード幅は発jikM始から約0.
3閣と一定にできた。また、集光レンズ(8)の傾き角
度(#)を20°にした場合、その集光スポットのdz
/dHの比は1.5倍になりd2が拡大され、この場合
にもd 1:03 Mi の一定の溶接ビード幅が発
振開始時から得られた。
3閣と一定にできた。また、集光レンズ(8)の傾き角
度(#)を20°にした場合、その集光スポットのdz
/dHの比は1.5倍になりd2が拡大され、この場合
にもd 1:03 Mi の一定の溶接ビード幅が発
振開始時から得られた。
発明の効果
以上詳述したように、この発明はレーザ光の光軸に偏心
した位置−で回転可能に保持されるとともにその回転の
周方向がわに傾けられている集光レンズにレーザ光を非
同軸に透過させ、得られるレーザスポット、すなわち、
たとえば集光レンズを回転した場合、レーザスポット群
で得られる加工′ 面上での円形軌跡における半径方向
がわを集光レンズによる励起物質KO出力側断面儂の寸
法の縮小倍率になる幅番こされ、また上記軌跡の走査方
向がわは集光レンズの傾き角度に応じて延ばされた細長
状になるレーザスポットをその長軸がわを加工走査線方
向に向けて加工するようにしたので、レーザ発振開始時
から安定するまでの間、放出されるレーザ光の弘がり角
が変化しても、たとえば溶接ηロエでは溶接ビード幅と
なる半径方向がわのレーザスポット幅が実質的に縮小さ
れているため変動範囲が極めて小さくなり、均一な溶接
ビード幅で刀ロエすることができた。しかも、−長状の
レーザスポットにより1つのスポットの加工長が長くな
り、7111i速度を速められ、能率向上に寄与するこ
とができた。
した位置−で回転可能に保持されるとともにその回転の
周方向がわに傾けられている集光レンズにレーザ光を非
同軸に透過させ、得られるレーザスポット、すなわち、
たとえば集光レンズを回転した場合、レーザスポット群
で得られる加工′ 面上での円形軌跡における半径方向
がわを集光レンズによる励起物質KO出力側断面儂の寸
法の縮小倍率になる幅番こされ、また上記軌跡の走査方
向がわは集光レンズの傾き角度に応じて延ばされた細長
状になるレーザスポットをその長軸がわを加工走査線方
向に向けて加工するようにしたので、レーザ発振開始時
から安定するまでの間、放出されるレーザ光の弘がり角
が変化しても、たとえば溶接ηロエでは溶接ビード幅と
なる半径方向がわのレーザスポット幅が実質的に縮小さ
れているため変動範囲が極めて小さくなり、均一な溶接
ビード幅で刀ロエすることができた。しかも、−長状の
レーザスポットにより1つのスポットの加工長が長くな
り、7111i速度を速められ、能率向上に寄与するこ
とができた。
なお上記冥施列の集光光学系はビーム拡大器と集光レン
ズと7:!構成したが、ビーム拡大器は必ずしも必要で
はなく集光レンズによって励起物質にの出力端面を加工
物表面に縮小結像してもよい。
ズと7:!構成したが、ビーム拡大器は必ずしも必要で
はなく集光レンズによって励起物質にの出力端面を加工
物表面に縮小結像してもよい。
また励起物’j[Kの出力端面の代わりにレーザ共振器
内、もしくは出力側の光路に設けたレーザ発振光0屑囲
を制限する制限開口の開口像を上記集光レンズ光学系で
加工物上に結像するような構成とし、集光スポットの一
部の大きさをレーザビーム広がり角によって変化しない
ような構成をこして力ロ工幅の一定な710工方法を実
現させてもよl、N。
内、もしくは出力側の光路に設けたレーザ発振光0屑囲
を制限する制限開口の開口像を上記集光レンズ光学系で
加工物上に結像するような構成とし、集光スポットの一
部の大きさをレーザビーム広がり角によって変化しない
ような構成をこして力ロ工幅の一定な710工方法を実
現させてもよl、N。
第1図はこの発明の一実施例を説明するための集光レン
ズ部分を切欠して示した模式図、第2図は上記模式図に
おける王に集光レンズ部分で第1図のAA断面を示した
図、第3図および第4図番まレーザスポットの軌跡を示
す図である。 (1)・・・レーザ発゛振器 (8)・・・集光レ
ンズ(θ)・・・傾き角度 の・・・細長スポ
ット代理人 弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名)
ズ部分を切欠して示した模式図、第2図は上記模式図に
おける王に集光レンズ部分で第1図のAA断面を示した
図、第3図および第4図番まレーザスポットの軌跡を示
す図である。 (1)・・・レーザ発゛振器 (8)・・・集光レ
ンズ(θ)・・・傾き角度 の・・・細長スポ
ット代理人 弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (X、lWA体レーザ発振器から放出されたレーザ光を
加工iI番ζ対して収れんする細長スボ、トに形成する
方法とこの細長スポットをその長径方向が被加工物の加
工走査線の方向に向くよう〈上記加工走査−に照射する
方法と、上記細長スボ、トを互いに重なり合わせて走査
せしめる方法とを備えることを4I黴とするレーザ加工
方法。 ■ 細長スポットの短径方向はレーザ発振器からのレー
ザ光径を制限する開口もしくはレーザ励起物質の端部を
縮小結儂されて得られることを特徴とする特許請求の範
■第1項記載のレーザ加工方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57002278A JPS58122195A (ja) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | レ−ザ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57002278A JPS58122195A (ja) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | レ−ザ加工方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58122195A true JPS58122195A (ja) | 1983-07-20 |
Family
ID=11524894
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57002278A Pending JPS58122195A (ja) | 1982-01-12 | 1982-01-12 | レ−ザ加工方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58122195A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61262477A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-20 | Nippon Seiko Kk | レ−ザ光による加工方法 |
JP2015205279A (ja) * | 2014-04-17 | 2015-11-19 | 株式会社Wel−Ken | レーザ加工装置用加工ヘッド |
CN108500460A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-09-07 | 苏州天弘激光股份有限公司 | 有限功率宽幅激光焊接头及激光焊接机 |
-
1982
- 1982-01-12 JP JP57002278A patent/JPS58122195A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61262477A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-20 | Nippon Seiko Kk | レ−ザ光による加工方法 |
JP2015205279A (ja) * | 2014-04-17 | 2015-11-19 | 株式会社Wel−Ken | レーザ加工装置用加工ヘッド |
CN108500460A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-09-07 | 苏州天弘激光股份有限公司 | 有限功率宽幅激光焊接头及激光焊接机 |
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