JPS62179887A - レ−ザ−ビ−ムの照射方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は被熱物の被熱面上にレーザービームを照射す
る方法に関する。

（従来の技術） 一般にレーザービームを用いて金属の熱処即や金属パウ
ダーの肉盛り、溶接等の各種のレーザー加工をおこなう
際に、被熱物の被熱面上に照射したレーデ−ビームの照
射エネルギー分布を、たとえばビームスポットの中央部
あるいは周縁部を高エネルギーとするなど、特定のパタ
ーンのエネルギー分布としたい場合がある。そして従来
この照射エネルギー分布の形成は、セグメントミラーや
シリンドリカルレンズを使用したり、ビームオシレーシ
ョンを使用しておこなっている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが上記のセグメントミラーは多数枚のミラーを貼
合せて製作するため非常に高価であり、またシリンドリ
カルレンズはセグメントミラーより安価ではあるが、こ
れらのレンズあるいはミラーを用いる場合は一種類の照
射エネルギー分布しか得られず、該エネルギー分布の調
節変更は不可能である。またビームオシレーションによ
る方法は、オシレーション装置が必要であるうえ、単純
なオシレーションだ【ノでは均一なエネルギー分布は得
られるものの、それ以上の自由度がなくエネルギー分布
は一定のものしか得られない。

この発明は上記従来の問題点を解決するもので、簡潔な
構成の装置を用いて各種パターンの照射エネルギー分布
を容易に１！することができ、また照射エネルギー分布
の調節変更ができるレーザービームの照射方法を提供し
ようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するためにこの発明のレーザ−ビームの
照射方法においては、レーク”−発振機から）１出され
たレーザービームをビームスプリッタ−を用いて複数本
のビームに分割し、上記分割した各ビームを集光して被
熱物の被熱面上に少なくとも一部が重なり合うビームス
ポットとして照射する。

（作用） この発明のレーザービームの照射方法においては、レー
ザービームをビームスプリッタ−により分割して得た複
数本のビームを、それぞれ集光して少なくとも一部が重
なり合うビームスポットとして被熱物の被熱面上に照射
するので、各ビームスポットの重なり合った部分では、
各ビームスポットの照射エネルギーの和に等しい高エネ
ルギー密度の照射がおこなわれる。そして集光の際の各
ビームスポットの大きさすなわち被熱面上の照射エネル
ギー密度の調節と、各ビームスボッ１−の重ね合せ部分
の面積および位置の調節ににす、被熱面上に各種の照射
エネルギー分布のパターンを形成することができる。

（実施例） 以下第１図および第２図によりこの発明の−・実施例を
説明する。

図中、１はレーザー発振機で、その出力光であるレーザ
ービーム２のレーザー光軸３上には、透過率３０％の平
面鏡状のビームスプリッタ−４と、平面鏡状のペンドミ
ラー５とが配設してある。６はビースプリッター４によ
り取出された第１ビーム７を集光するための集光レンズ
、８はビームスプリッタ−４を通過しペンドミラー５で
全反射された第２ビーム９を集光するための集光レンズ
である。画集光レンズ６．８は、同じ焦点距離のものを
用いている。

上記構成の装置により、レーザー発振機１の射出するレ
ーザービーム２のレーザーパワーの約７０％をビームス
プリッタ−４により反射さけて第１ビーム７を形成し、
集光レンズ８に比べてアウトフォーカス位置に配置した
集光レンズ６により、被熱物１０の被熱面１０ａ上にや
や大直径のビームスボッ１へ１１として照射する。また
ビームスプリッタ−４を透過した第２ビーム９はレーザ
ービーム２の約３０％のレーザーパワーを有し、ペンド
ミラー５で全反射させて集光レンズ８により、ビームス
ポット１１の約１／２の直径のビームスボッ１へ１２と
して、被熱血１０ａ上のビームスボッ［へ１１の中心部
に照射する。ビームスポット１１はその中心からの距離
Ｘに対して第２図（ａ）に照射エネルギーＥとしＣ曲線
で示すような照射エネルギー分布を右し、またビームス
ポット１２は同図（ｂ）に丞す照射エネルギー分布を有
するので、両ビームスポット１１．１２の車ね合Ｖによ
り、同図（Ｃ）に曲線で示すように中心部が高エネルギ
ーの中高状の照射エネルギー分布が得られるのである。

この重ね合けられたビームスポットの直径や周縁部に対
する中心部のエネルギーのと［合などの照射エネル１”
−分布の変更調節は、集光レンズ６および８のセット位
置を変えることにより容易におこなうことができる。ま
たビームスプリッタ−４を他の透過率のものと交換すれ
ばさらに照射エネルギー分布を多様に変更調節すること
ができる。

第３図および第４図はこの発明の他の実施例を示し、前
記のビームスプリッタ−４のかわりに、レーザービーム
２より小直径のペンドミラーから成る透過率Ｏ％のビー
ムスプリッタ−２０を用いる。他の構成機器は第１図と
同じであり、第１図と同一符号を付してある。

ずなわらこの実施例においては、レーザービーム２の中
心部のビームをビームスプリッタ−２０により全反射さ
せて第１ビーム２１を形成し、集光レンズ８に比べτア
ウトフォーカス位置に配置した集光レンズ６により、被
熱物１０の被熱面１０ａ上に円形のビームスボッ１−２
２として照射づる。またビームスプリッタ−２０の周囲
を通過した環状断面を有する第２ビーム２３は、ペンド
ミラー５で全反ｒＡ（Ｇ、集光レンズ８により、ビーム
スポツｉ・２２とほぼ同外径の環状のビームスポット２
４として、被熱面１０ａ上のビームスボッｉ〜２２に同
心状に重ね合せて照ｒＪ１する。ビームスポット２２は
その中心からの距Ｉｌ！ｌｌｘに対して第４図（ａ）に
照射エネルギーＥとして曲線で示づような照射エネルギ
ー分布を有し、またビームスポット２４は同図（ｂ）に
示すような環状の照射エネルギー分布を有するので、両
ビームスポット２２．２４の重ね合せにより、同図（Ｃ
）に示すように中心部が低エネルギーの中低状の照射エ
ネルギー分布が得られるのである。このエネルギー分布
も前記実施例の場合と同様に容易に変更調節することが
できる。

この発明は上記各実施例に限定されるものではなく、た
とえば第２ビーム９または２３を直進させてレーザー光
軸３上に配置した被熱物の被熱面上に集光し、第１ビー
ム７または２１をペンドミラーで全反射させて被熱面上
に集光してもよい。

また上記実施例では第１ビームおよび第２ビームの両ビ
ームスポットの中心を一致させたが、この中心をずらＩ
てもよく、両ビームスポットの少なくと６一部が重なり
合うように照射すればよい。

さらに上記実施例では平板状のビームスプリッタ−およ
びペンドミラーを用いたが凹面鏡状のビームスプリッタ
−およびペンドミラーを用いれば集光レンズを省略する
ことができ、装置はざらに簡素化される。またビームス
プリッタ−の個数を増してレーザービームを３本以上の
ビームに分割し、これら各ビームを被熱面上に集光して
重ね合せれば、さらに多様なパターンの照）ｊエネルｒ
−分布を（りることができる。

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明によれば、被熱物の被熱面
上に各種の照射エネルギー分布のパターンを自由に形成
することができ、また照射エネルギー分布の調節変更も
容易におこなうことができ、使用する装置は構成が簡潔
で経済的であり操作も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法に使用する装置の一例を示す機
器系統図、第２図は第１図の装置を用いたビームスポッ
トの重ね合せ状態説明図、第３図はこの発明の方法に使
用する装置の他の例を示す機器系統図、第４図は第３図
の装置を用いたビームスポットの重ね合せ状態説明図で
ある。 １・・・レーザー発振機、２・・・レーザービーム、４
・・・ビームスプリッタ−１５・・・ペンドミラー、６
・・・集光レンズ、７・・・第１ビーム、８・・・集光
レンズ、９・・・第２ビーム、１０・・・被熱物、１０
ａ・・・被熱面、１１・・・ビームスポット、１２・・
・ビームスポット、２０・・・ビームスプリッタ−１２
１・・・第１ビーム、２２・・・ビームスポット、２３
・・・第２ビーム、２４・・・ビームスポット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザー発振機から射出されたレーザービームをビーム
   スプリッターを用いて複数本のビームに分割し、上記分
   割した各ビームを集光して被熱物の被熱面上に少なくと
   も一部が重なり合うビームスポットとして照射すること
   を特徴とするレーザービームの照射方法。