JPS6233086A - レ−ザ加工装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、レーザ加工装置に係り、特にレーザビームを
スキャニングさせる装置の構造に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

レーザビームを集光し、所望のポイントに照射して溶接
部を形成するレーザスポット溶接は、従来の抵抗による
スポット溶接に比較して、高速でかつ歪の小さい溶接が
可能となり、しかも非接触で行うことができるから適用
上のメリットがきわめて大きい。

しかしながら、このレーザスポット溶接による溶接部は
、第９図及び第１０図に示すように、レーザビームを照
射した側すなわち表面側の溶融部１が大きく、実質的に
強度保持部分となる溶接継手部２の直径が、溶融部１に
比較してそれ程大きくならない。

このため１強度上からこの溶接継手部２の直径を増大す
ることが強く望まれているが、レーザスポット溶接の場
合、溶接時間を長くしただけでは表面側の溶融部１の面
積を大きくするのみで１強度保持部分となる溶接継手部
２の直径を増大させることができない。

又、レーザスポット溶接による溶接部は、第１０図に示
すような溶融部１の中央部に窪み３が形成されたり、第
１１図に示すようなりレータ割れ４が発生しやすい、特
に割れ感受性の高い材料については、その適用が困難に
なる場合もある。

そこで、これらの対策としてレーザビームを動かしてす
なわちスキャニングして照射することが望ましく、この
レーザビームを動かす手段として通常のレーザ加工機の
場合、ＮＧ制御されたサーボモータで駆動するのが一般
的であるが、装置が高価どなる。又、レーザスポット溶
接のように極めて狭い範囲内でレーザビームをスキャニ
ングさせることは、構造各部の精度や慣性等の関係から
困難である。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、レー
ザビームのスキャニングを高速でかつ安価にできるレー
ザ加工装置を提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明は、レーザ発振器からレーザビームを集光ヘッド
に導き、このレーザビームを集光して被加工物に照射す
るレーザ加工装置において、集光ヘッドに、集光レンズ
に二重の曲線運動をさせるスキャニング装置を設け、回
転力を付加させるだけでレーザビームをスキャニングし
て照射することができるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明のレーザ加工装置の一実施例を図面を参照
して説明する。第１図において、レーザ加工袋［１０は
、枠体１１と、この枠体１１に装着（又は近接した位置
に接ＩＩＩ）された周知のレーザ発振器１２と、枠体１
１に装着され、上部にレーザ発振器１２からのレーザビ
ーム（一点鎖線で示す）を下方に反射するミラー１３及
びこのレーザビームを集光しかつスキャニングするスキ
ャニング装置１４を装着した集光ヘッド１５と、この集
光ヘッド１５の下方に配置され、被加工物を固定して１
方向又は直交する２方向に移動させるテーブル１６から
構成されている。

しかして、スキャニング装置１４は、レーザビームの光
軸方向に沿い適宜離間して配設された第１の集光レンズ
装置１７と第２の集光レンズ装置１８で構成されている
。この第１の集光レンズ装！！１７は。

第２図及び第３図に示すように集光ヘッド１５の円筒状
枠１５ａに固定され、円形の開口部の内周面に歯２０ａ
を設けたギヤ（以下アウタギヤという）２０と、このア
ウタギヤ２０の外周面に軸受２１を介して回転自在に取
付けられ、外周面にタイミングベルトに係合する歯（図
示しない）を設け、かつ平面部２２ａに偏心（溶接継手
部の半径以下）した円形の開口部２２ｂを設けた支持板
２２と、この支持板２２の開口部２２ｂに軸受２３を介
して回転自在に取付けられた円筒状をなす保持部材２４
と、この保持部材２４の下部にねじ２５を介して取付ら
れ、外周面には上記したアウタギヤ２０の歯２０ａと噛
み合う歯２６ａを設け。

内部に上記した保持部材２４の内径と略同径の開口部２
６ｂを設けたギヤ（以下インナギヤという）２６と、こ
のインナギヤ２６の開口部２６ｂに取付けた集光レンズ
２７と１円筒状枠１５ａの外側に取付けたモータ２８と
、このモータ２８の回転軸２８ａに取付けられ、外周面
にタイミングベルトに係合する歯（図示しない）を設け
たプーリ２９と、このプーリ２９と支持板２２間に張設
されたタイミングベルト３０で構成されている。

又、第２の集光レンズ装置１８は、上記したように第１
の集光レンズ装置１７とレーザビームの光軸方向に沿い
適宜下方に離間して取付けられ、その構成は第１の集光
レンズ装置１７と同様である。

次に、上記構成の作用を説明する。まず、第１の集光レ
ンズ装＠１７のモータ２８を駆動すると、タイミングベ
ルト３０を介して支持板２２が回転する。

この支持板２２が回転すると、開口部２２ｂの偏心とア
ウタギヤ２０との噛合いによりインナギヤ２６すなわち
集光レンズ２７が円運動をする。したがって、第４図に
示すようにレーザビーム３５の光軸の位置が変化しなく
ても、集光レンズ２７で集光された後のレーザビームト
レース３６は、集光位＠３７から３８へ連続して移動し
、結果として円形となる。そこで、この第１の集光レン
ズ装置！１７で集光したレーザビームを、第５図に示す
ように第２の集光レンズ装置ｉ！１ｇのインナギヤ３１
　（インナギヤ２６とは異なる回転数で回転させる）に
取付けた集光レンズ（図示しない）に照射すると、この
集光レンズで集光された後のレーザビームトレースは、
第６図に示すような円と円を組合せた形となる（ただし
、同図は簡略化するため独立した複数の円で示しである
）。

このようにレーザビーム３５を１円と円の組合せから成
るビームトレースとして被加工物に照射することにより
、実質的にレーザビームをスキャニングして照射するこ
とになり、溶接継手部２の直径を増大して溶接強度を増
大したスポット溶接部を得ることができる。

なお、上記した実施例では、一対の第１の集光レンズ装
置１７と第２の集光レンズ装置１８を集光ヘッド１５に
取付けたが、第７図に示すように集光レンズ２７を取付
けたインナギヤ４０を楕円形状とし、このインナギヤ４
０をアウタギヤ２０に噛合せることにより、第８図に示
すような円と楕円を組合せたレーザビームトレースを得
ることができる（ただし、同図は簡略化するため独立し
た複数の楕円で示している）。したがって１組の集光レ
ンズ装置とすることができる。又、加工対象もスポット
溶接以外の焼入れのような熱処理にも適用できる。

その他、集光レンズを静止させることにより１通常の溶
接、熱処理等の加工もできる。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構成されているから、集光レン
ズに回転力を付加するだけで集光した後のレーザビーム
をスキャニングでき、高速で欠陥のない加工ができ、装
置も簡易で安価とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザ加工装置の一実施例を示す側面
図、第２図は本発明の一実施例の要部を示す平面図、第
３図は第２図のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た
断面図、第４図は本発明の一実施例の作用を示す説明図
、第５図は第４図と異なる本発明の一実施例の作用を示
す説明図、第６図は第４図及び第５図と異なる本発明の
一実施例の作用を示す説明図、第７図は本発明の他の実
施例の要部の位置関係を示す説明図、第８図は本発明の
他の実施例の作用を示す説明図、第９図は従来のスポッ
ト溶接部を示す平面図、第１０図は第９図のＡ−Ａ線に
沿って矢印方向に見た断面図、第１１図は従来のスポッ
ト溶接部の欠陥状態を示す平面図である。 １２・・・レーザ発振器　１４・・・スキャニング装置
１５・・・集光へラド　　１７・・・第１の集光レンズ
装置１８・・・第２の集光レンズ装置 ２７・・・集光レンズ　　３５・・・レーザビーム（８
７３３）代理人　弁理士、猪　股　祥　晃（ほか１名）
１３　　　　　／／　　四　　Ｉ２ 第　　１　　図 第２図 篤　３１！１ 第４図 第　　５　　図 第６図 第　　７　　図 第８図 第９図 ？ 第１０図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ発振器からレーザビームを集光ヘッドに導き、こ
   のレーザビームを集光レンズで集光して被加工物に照射
   するレーザ加工装置において、前記集光ヘッドに、前記
   集光レンズを二重の曲線運動をさせるスキャニング装置
   を設けたことを特徴とするレーザ装置。