JPH09300089A - Laser irradiation device and lens barrel and nozzle used therefor - Google Patents
Laser irradiation device and lens barrel and nozzle used thereforInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高出力で長時間連続加工しても、レーザビーム
の焦点位置のずれが少なく高精度な加工が可能なレーザ
照射装置およびそれに用いる鏡筒,ノズルを提供する。
【解決手段】レーザ出射光学部品のレーザ照射鏡筒及び
ノズルを光学的に透明な材料を用いるようにした。透明
材料で部品を作ることによりレーザ光の輻射熱や溶融金
属の熱線が透過してしまうので、これら温度上昇は極め
て小さい。透明材料ノズルはレーザの反射光や溶融金属
の発熱光などが明瞭に観察できる。この透明材料は部品
の温度上昇が小さい場合は観察に必要な部分のみに使用
しても良い。
(57) Abstract: A laser irradiation device capable of performing highly accurate processing with a small deviation of the focal position of a laser beam even when continuously processed at a high output for a long time, and a lens barrel and a nozzle used for the same. SOLUTION: The laser irradiation lens barrel and the nozzle of the laser emitting optical component are made of an optically transparent material. Since the radiant heat of the laser beam and the heat ray of the molten metal are transmitted through the parts made of the transparent material, these temperature rises are extremely small. The transparent material nozzle allows clear observation of laser reflected light and molten metal heat generation light. This transparent material may be used only in a portion necessary for observation when the temperature rise of the component is small.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ照射装置に係
り、特に長時間使用しても加工精度が低下しない高精度
レーザ加工装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser irradiation apparatus, and more particularly to a high precision laser processing apparatus which does not deteriorate the processing accuracy even when used for a long time.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、レーザ光線を照射して被加工物を
加熱,溶融し、構造物を溶接、または表面処理を行う方
法が注目されている。これは、従来のアーク溶接法に比
べ、溶接精度が高い冶金学的に優れた材料に改質でき
る。また、エネルギーの伝送が比較的容易であるなど、
という特徴があるからである。従来のレーザ溶接や、表
面処理を行うレーザ照射装置においては、レーザビーム
を集光するレンズを保持する鏡筒や、溶接時発生するス
パッタリングと呼ばれる溶融金属の飛散から鏡筒部を保
護するためのノズルの構成材料は光学的に不透明な銅や
アルミニウム合金など金属材料で構成されており、また
ノズルはセラミックスや磁器なども使用されている。更
に、レーザビームの乱反射を防止するために鏡筒,ノズ
ル内面に黒色塗装をする場合もあった。これは加工中に
レーザが作業者に照射されないようにするためである。
これによって、長時間にわたってレーザビームを照射す
るような場合には、レーザビームに伴う熱線により鏡
筒,ノズルが加熱され温度が上昇する。レーザ出力が小
さい場合や、照射時間が短い場合は、周囲の空気の対流
により自然冷却されるため、レーザ照射部品の過熱によ
る問題はほとんど発生しない。しかし、レーザ出力が増
加したり長時間の加工をする場合は、自然冷却により冷
却される以上の輻射熱が照射部品に放射される。このよ
うな場合は照射部品に銅製の水冷治具並びに水冷配管を
設けて過熱を防止していることもある。2. Description of the Related Art In recent years, a method of irradiating a laser beam to heat and melt a work, welding a structure, or performing surface treatment has attracted attention. This can be modified into a metallurgically excellent material with high welding accuracy as compared with the conventional arc welding method. Also, it is relatively easy to transfer energy,
This is because there is such a characteristic. In a conventional laser welding or laser irradiation device that performs surface treatment, a lens barrel that holds a lens that collects a laser beam and a lens barrel portion that protects the lens barrel from spattering of molten metal called welding that occurs during welding are used. The constituent material of the nozzle is made of an optically opaque metallic material such as copper or aluminum alloy, and the nozzle is also made of ceramics or porcelain. Further, black coating may be applied to the inner surface of the lens barrel and the nozzle in order to prevent irregular reflection of the laser beam. This is to prevent the worker from being irradiated with the laser during processing.
As a result, when the laser beam is irradiated for a long time, the lens barrel and the nozzle are heated by the heat rays associated with the laser beam and the temperature rises. When the laser output is small or when the irradiation time is short, the air is naturally cooled by the convection of the surrounding air, so there is almost no problem due to overheating of the laser irradiation component. However, when the laser output increases or machining is performed for a long time, radiant heat more than that cooled by natural cooling is radiated to the irradiation component. In such a case, a copper water-cooling jig and water-cooling pipe may be provided on the irradiation component to prevent overheating.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、より高出力な
レーザビームを用いて、長時間照射を行う場合は、この
ような対策を施しても鏡筒等の照射部品に熱歪みがかか
り変形することによって、レーザ照射位置に誤差が生じ
る可能性があった。すなわち、光学的に不透明な銅やア
ルミニウム合金など金属材料を用いて鏡筒を構成した場
合は、レーザビームに伴う熱線が鏡筒材料に吸収される
ため、外部より水冷,空冷などで強制冷却しても鏡筒に
熱が蓄積され徐々に温度が上昇する。レーザ光学系は一
般に複数枚のレンズとそれらを保持する鏡筒から構成さ
れた精密部品である。これら部品は温度変化で部品寸法
が変化する。僅かな寸法変化でもレーザ光の焦点位置が
大きく変化することがあるため、焦点位置の変化により
溶接などでは溶込み深さ,幅などの寸法が変化して不安
定な品質の溶接部となる。また、レーザ切断では切断幅
が変化したり、切断面に凹凸が生じたりする。However, when irradiation is performed for a long time by using a laser beam having a higher output, even if such a measure is taken, the irradiation parts such as the lens barrel are deformed due to thermal strain. This may cause an error in the laser irradiation position. That is, when the lens barrel is made of an optically opaque metal material such as copper or aluminum alloy, the heat ray accompanying the laser beam is absorbed by the lens barrel material, so that the lens is forcibly cooled with water or air from the outside. Even so, heat is accumulated in the lens barrel and the temperature gradually rises. A laser optical system is a precision component generally composed of a plurality of lenses and a lens barrel holding them. The dimensions of these components change with changes in temperature. Since the focal position of the laser beam may change greatly even with a slight change in size, dimensions such as the penetration depth and width change in welding or the like due to the change in the focus position, resulting in an unstable weld quality. Further, in the laser cutting, the cutting width may change or the cut surface may have irregularities.
【0004】本発明の目的は、高出力で長時間レーザを
照射しても、鏡筒等のレーザ照射部品の温度上昇が少な
いことにより、焦点位置の変化が生じにくいレーザ照射
装置を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a laser irradiation apparatus in which a change in the focal position is unlikely to occur even when a laser is irradiated at a high output for a long time and a temperature of a laser irradiation component such as a lens barrel is small. It is in.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1の発明によれば、レーザ光を発生させ
る手段と、発生したレーザ光を集光レンズに導く手段
と、集光レンズを保持し、一定位置にレーザ光の焦点を
結ばせる手段と、を備えるレーザ照射装置において、前
記集光レンズを保持し、一定位置にレーザ光の焦点を結
ばせる手段が、少なくとも一部が光学的に透明な材料か
ら構成されるレーザ照射鏡筒であるレーザ照射装置が提
供される。光学的に透明な材料とは、例えば可視光領域
での光の透過率が50%以上、好ましくは80%以上で
ある材料のことである。しかし、本発明の目的はレーザ
光に伴う熱線を透過させることにより、鏡筒部の温度の
上昇を抑制することにあるので、熱線の大部分を占める
赤外線を主に透過できる材質であれば、可視光領域での
光の透過率が50%より小さくても良い。To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, means for generating a laser beam, means for guiding the generated laser beam to a condenser lens, and condenser means are provided. A means for holding a lens and focusing the laser light at a fixed position, and a means for holding the condenser lens and focusing the laser light at a fixed position in at least a part. There is provided a laser irradiation device which is a laser irradiation lens barrel made of an optically transparent material. The optically transparent material is, for example, a material having a light transmittance of 50% or more, preferably 80% or more in a visible light region. However, since the purpose of the present invention is to suppress the temperature rise of the lens barrel by transmitting the heat rays associated with the laser beam, so long as the material can mainly transmit infrared rays occupying most of the heat rays, The light transmittance in the visible light region may be smaller than 50%.
【0006】少なくとも一部が光学的に透明な材料から
構成されるとは、例えば透明な材料が機械的強度が小さ
い場合に補強用の桁材のような構造材を不透明な金属材
料を用いて付加する場合、従来の銅製の鏡筒の一部に窓
部を設けて透明な材料を嵌めこむ場合を示している。も
ちろん機械的強度が十分な材料、たとえば石英ガラス,
高シリカガラスの場合には、全体を透明材料でできた筒
体とすることもできる。鏡筒は、集光レンズをレーザビ
ームが最適なビーム径になるように絞り込めるように配
置する、すなわち一定の焦点距離を保つことができれば
良いので、レーザビームに垂直な方向での鏡筒の断面形
状はどのようなものでも良い。円形状,多角形形状,楕
円形状などから選ぶことができる。At least a part of the material is made of an optically transparent material. For example, when the transparent material has a small mechanical strength, a structural material such as a reinforcing girder is used as an opaque metal material. In the case of addition, a case where a window is provided in a part of a conventional copper barrel and a transparent material is fitted therein is shown. Of course, materials with sufficient mechanical strength, such as quartz glass,
In the case of high-silica glass, the whole body may be a cylinder made of a transparent material. The lens barrel is arranged so that the condensing lens can be narrowed down so that the laser beam has an optimum beam diameter, that is, it suffices if a constant focal length can be maintained, so that the lens barrel in the direction perpendicular to the laser beam Any cross-sectional shape may be used. You can choose from circular, polygonal, elliptical, etc.
【0007】本発明の第2の発明によれば、本発明の第
1の発明において、レーザ照射鏡筒の被加工物側に、シ
ールドガスの噴出ノズルを設けることができる。更に前
記噴出ノズルの少なくとも一部が光学的に透明な材料か
ら構成されていることが好ましい。噴出ノズルが不透明
な材料で構成されている場合は、この部分の温度が上昇
する。噴出ノズルは鏡筒と接続されているので、この部
分の温度が上昇すると、熱伝導により鏡筒部,レンズの
温度が上昇する。この結果、上記と同じような焦点位置
のずれが生じるので、この部分も光学的に透明な材料で
構成することが好ましいのである。構造的にも、少なく
とも一部分が透明な材料で構成されていれば良く、どの
ような構造にするかは、使用するレーザの種類,出力,
使用する透明材料の材質等を考慮して決定される。本発
明は施工中のレーザビームの焦点位置のずれをできる限
り防止することにあるので、鏡筒,噴出ノズルのどちら
か一方、または両方が光学的に透明な材料で構成されて
いれば良い。噴出ノズルを光学的に透明な材料で構成す
ることにより、照射施工中にレーザ照射部の加工品質の
良否を判定することが可能になるので、ノズル内部のレ
ーザの反射光あるいは溶融金属の発熱光などを明瞭にそ
の場観察することができ、照射施工時における異常に対
して素速く対応することができる。従って、信頼性の高
い、良好な品質のレーザ溶接部、あるいはレーザ加工部
が得られる。さらに、被照射表面の反射光やレーザ出力
の変動などによる光輝状態の異常を正確に検知すること
ができ、この光輝現象の光量を電気信号に変換して、そ
の場解析して発振機に信号を送り、レーザの出力調整や
遮断を瞬時に行うこともできる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a shield gas ejection nozzle can be provided on the workpiece side of the laser irradiation lens barrel. Furthermore, it is preferable that at least a part of the ejection nozzle is made of an optically transparent material. When the ejection nozzle is made of an opaque material, the temperature of this portion rises. Since the ejection nozzle is connected to the lens barrel, when the temperature of this portion rises, the temperature of the lens barrel portion and the lens rises due to heat conduction. As a result, the same focal position shift as described above occurs, so it is preferable that this portion also be made of an optically transparent material. Structurally, at least a part of it should be made of a transparent material. What kind of structure should be used depends on the type of laser used, output,
It is determined in consideration of the material of the transparent material used. Since the present invention is to prevent the shift of the focal position of the laser beam during construction as much as possible, either one of the lens barrel and the ejection nozzle, or both may be made of an optically transparent material. By constructing the jet nozzle with an optically transparent material, it is possible to judge the quality of the processing quality of the laser irradiation part during irradiation construction, so the reflected light of the laser inside the nozzle or the heat generation light of the molten metal It is possible to observe clearly on the spot, and it is possible to quickly respond to abnormalities during irradiation construction. Therefore, it is possible to obtain a highly reliable laser welded portion or laser processed portion of good quality. Furthermore, it is possible to accurately detect abnormalities in the glitter state due to reflected light on the surface to be illuminated or fluctuations in the laser output. The light amount of this glitter phenomenon is converted into an electrical signal for in-situ analysis and signal to the oscillator. It is also possible to adjust the laser output and cut off the laser instantly.
【0008】本発明の第3の発明は、本発明の第1また
は第2の発明における、光学的に透明な材料として、セ
ラミック,ガラス,水晶,石英,合成樹脂から選ばれた
一種以上からなることを特徴とする。結晶化させたガラ
スは見た目には乳白色で、可視光領域では透過率は低い
が、赤外光に対しては透過率が高く本発明の鏡筒,ノズ
ル材料として用いることができる。結晶化ガラスは強
度,耐熱性に優れるという特徴があるので本発明の材料
に好適である。ガラス材料としては酸化珪素を主体と
し、ナトリウム,カルシウム,ランタン,ジルコニウム
等の微量元素を調整して、透過率,強度,熱膨張係数を
調整したガラスを用いる。硼素を添加したパイレックス
ガラスも好適な材料である。セラミックとしては、透光
性の酸化アルミニウム,酸化マグネシウム,酸化ジルコ
ニウムなどを用いることができる。これらの材料はガラ
スに比べて強度は大きいが、可視光の透過率は低いとい
う欠点がある。水晶は強度,光の透過性は優れている
が、価格が高いという問題がある。石英は溶融石英を用
いれば任意の形状の鏡筒,ノズルを得ることができる。
これらは、混在して使用することができる。例えば、ノ
ズルは、溶接時の溶融金属(スパッタリング)が付着す
る可能性があり、材質的には、融点が高く、かつ安価な
材料が望ましい。そこで結晶化ガラス等を用い、更に鏡
筒部は、一度用いたら交換する必要性はなく、また剛性
の大きい材料が好ましいので、透光性のセラミックを用
いることができる。また、同一のノズルでも特に温度が
上昇する場所には耐熱性の優れた材料、それほど温度が
上昇しない場所には、耐熱性のそれほど大きくない材料
というような選択が可能である。この構成によりコス
ト,性能等のバランスに優れたレーザ照射装置が提供で
きる。A third invention of the present invention comprises, as the optically transparent material in the first or second invention of the present invention, at least one selected from ceramics, glass, quartz, quartz and synthetic resins. It is characterized by The crystallized glass is milky white in appearance and has a low transmittance in the visible light region, but has a high transmittance for infrared light and can be used as a material for the lens barrel and nozzle of the present invention. Crystallized glass is suitable for the material of the present invention because it has excellent strength and heat resistance. As the glass material, there is used glass whose main component is silicon oxide and which is adjusted in trace elements such as sodium, calcium, lanthanum and zirconium to adjust the transmittance, strength and thermal expansion coefficient. Pyrex glass with boron added is also a suitable material. As the ceramic, translucent aluminum oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, or the like can be used. Although these materials have higher strength than glass, they have the drawback of low visible light transmittance. Although quartz has excellent strength and light transmittance, it has a problem of high price. If fused quartz is used as the quartz, a lens barrel and a nozzle of any shape can be obtained.
These can be mixed and used. For example, a molten metal (sputtering) at the time of welding may adhere to the nozzle, and a material having a high melting point and an inexpensive material is desirable. Therefore, crystallized glass or the like is used, and further, it is not necessary to replace the lens barrel part once it is used, and a material having high rigidity is preferable, and therefore a translucent ceramic can be used. Further, even with the same nozzle, it is possible to select a material having excellent heat resistance particularly in a place where the temperature rises and a material having a not so large heat resistance in a place where the temperature does not rise so much. With this configuration, it is possible to provide a laser irradiation device having an excellent balance of cost and performance.
【0009】本発明の第4の発明は、本発明の第1,第
2、または第3の発明における光学的に透明な材料の表
面に無反射皮膜処理を施すことを特徴とする。レーザビ
ームに伴う熱線は、透明な材料を透過して鏡筒または噴
出ノズルの外側に逃げることが好ましいが、透明な材料
の表面特にレーザビームが照射される内面側で、光が反
射されると、熱が十分に逃げられず、結果的に温度の上
昇をもたらす。そのため、透明な材料の表面に光の反射
率を低下させる皮膜を形成させることにより、温度の上
昇を抑制することが可能になる。無反射皮膜としては通
常用いられている、酸化チタン,酸化シリコン等の無機
薄膜を多層化したものを用い、照射するレーザ光の波長
領域で最も反射が少なくなるように膜厚、及び組成を調
整する。この構成により、鏡筒,ノズル部の温度上昇を
より少なくすることができる。本発明の第5の発明は、
本発明の第1の発明において、レーザビームに最も近い
鏡筒部分の温度上昇が最も大きいため、その部分のみを
透明材料から構成し、その鏡筒の外周側に鏡筒部分を冷
却する外筒部分を透明材料または不透明材料から構成さ
れるような構造とするものである。この場合、鏡筒と外
筒の間に冷却用の不活性ガスを流すことにより、冷却効
果を高めることができる。A fourth invention of the present invention is characterized in that the surface of the optically transparent material in the first, second or third invention of the present invention is subjected to a non-reflective coating treatment. The heat ray accompanying the laser beam preferably passes through the transparent material and escapes to the outside of the lens barrel or the ejection nozzle, but when the light is reflected on the surface of the transparent material, particularly on the inner surface side where the laser beam is irradiated. , Not enough heat can escape, resulting in an increase in temperature. Therefore, by forming a film that reduces the reflectance of light on the surface of a transparent material, it becomes possible to suppress the temperature rise. As a non-reflective coating, use a multi-layered inorganic thin film such as titanium oxide or silicon oxide that is normally used, and adjust the film thickness and composition to minimize reflection in the wavelength range of the laser light to be irradiated. To do. With this configuration, it is possible to further reduce the temperature rise of the lens barrel and the nozzle portion. The fifth invention of the present invention is
In the first aspect of the present invention, since the temperature rise of the lens barrel portion closest to the laser beam is the largest, only the portion is made of a transparent material, and the outer cylinder for cooling the lens barrel portion on the outer peripheral side of the lens barrel. The structure is such that the portion is made of a transparent material or an opaque material. In this case, the cooling effect can be enhanced by flowing an inert gas for cooling between the lens barrel and the outer cylinder.
【0010】上記したようなレーザ照射装置に用いる鏡
筒またはノズルは、レーザ照射装置を長時間使用して
も、焦点位置の変動がなく、従って加工精度を保持しな
がら連続加工できる。The lens barrel or nozzle used in the laser irradiation apparatus as described above does not change in the focal position even when the laser irradiation apparatus is used for a long time, and therefore continuous processing can be performed while maintaining the processing accuracy.
【0011】上記レーザ照射装置は、YAGレーザ,C
O2 レーザ,エキシマレーザなどのレーザ照射装置に適
用が可能である。レーザ照射部を有する装置であれば、
レーザ溶接装置,レーザ切断装置,レーザ表面処理装置
等に適用することにより、高精度溶接,高精度加工等が
可能になる。また連続使用しても焦点位置の変化が少な
く、高精度のレーザ照射が可能であるので、リソグラフ
ィ用のレーザ照射装置等に適用することもできる。The laser irradiating device is a YAG laser, C
It can be applied to laser irradiation devices such as O 2 laser and excimer laser. If the device has a laser irradiation unit,
By applying to laser welding equipment, laser cutting equipment, laser surface treatment equipment, etc., high precision welding, high precision processing, etc. become possible. Further, since the focal position does not change much even when it is continuously used and high-precision laser irradiation is possible, it can be applied to a laser irradiation device for lithography.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】TIG(タングステン・イナート
ガスアーク)溶接用の溶接トーチにおいては、溶接部の
目視観察のためシールドガスノズルを石英ガラス,高シ
リカガラス,低膨張結晶化ガラスで製造する技術が実開
昭62−96965 号に開示されている。この構成によれば、
アークによる溶融池の状態を観察し、それをフィードバ
ックして溶接電流や、電極位置を微細に調整しながら溶
接作業ができ、溶接不良の発生を格段に少なくするとい
う効果があることが記載されている。TIG溶接では、
電極と被加工物との間に電圧を印加し、発生するアーク
により被加工物を溶融させて溶接を行うため、溶接トー
チのノズルを透明材料および不透明材料のどちらで形成
しても問題は生じなかった。これに対し、レーザ照射装
置においては、レーザ光を用いて被加工物を加熱するた
め、透明材料で鏡筒やノズルを形成した場合はレーザ光
の乱反射および輻射熱により、被加工物に照射されるレ
ーザ光の入熱量の低下,加工精度の低下および人体への
レーザ光照射障害などが懸念されていた。そのため、従
来はレーザ照射装置の集光レンズを保持する鏡筒部分,
ノズル部分は銅,アルミニウムなどの光学的に不透明な
材料で形成されていた。銅,アルミニウムが選ばれるの
は、有機材料に比べて耐熱性が高く,熱伝導率が良いか
らである。しかし、これら材料は、熱伝導率は高いが光
学的に不透明な材料であるため熱を吸収し、長時間にわ
たって使用する場合は、結果的に温度が上昇してしまう
という問題があった。レーザ照射装置は、レーザ光を非
常に細いビーム径に絞って使用するため、焦点位置のわ
ずかなずれでビーム径が大きくなり正確な溶接が困難に
なることがある。レンズ,鏡筒等の照射部品の熱膨張に
よるわずかな変形でも非常に大きな問題となるのであ
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In a welding torch for TIG (tungsten inert gas arc) welding, a technique of manufacturing a shield gas nozzle with quartz glass, high silica glass, or low expansion crystallized glass for visual observation of the welded portion is practical. It is disclosed in Kaisha 62-96965. According to this configuration,
It is described that the state of the molten pool due to the arc is observed and the welding current can be fed back to it to fine-tune the welding current and the electrode position to perform welding work, with the effect of significantly reducing the occurrence of welding defects. There is. In TIG welding,
A voltage is applied between the electrode and the work piece, and the arc that is generated melts the work piece to perform welding.Therefore, there is a problem whether the nozzle of the welding torch is made of transparent or opaque material. There wasn't. On the other hand, in the laser irradiation device, since the workpiece is heated by using the laser light, when the lens barrel or the nozzle is made of the transparent material, the workpiece is irradiated with diffuse reflection and radiant heat of the laser light. There were concerns about a decrease in the heat input of laser light, a decrease in processing accuracy, and an obstacle to laser light irradiation on the human body. Therefore, conventionally, a lens barrel portion that holds the condenser lens of the laser irradiation device,
The nozzle portion was made of an optically opaque material such as copper or aluminum. Copper and aluminum are selected because they have higher heat resistance and better thermal conductivity than organic materials. However, these materials have a high thermal conductivity but are optically opaque materials, so that they absorb heat, and when used for a long time, there is a problem that the temperature rises as a result. Since the laser irradiation device narrows the laser beam to a very narrow beam diameter for use, a slight deviation of the focal position may increase the beam diameter, making accurate welding difficult. Even a slight deformation due to thermal expansion of irradiation parts such as lenses and lens barrels poses a serious problem.
【0013】本発明者らは、高出力のレーザビームを長
時間連続して使用しても、焦点位置のずれが少ないレー
ザ照射装置について研究し、本発明に到ったものであ
る。すなわち、従来レーザ光軸からの輻射熱による加熱
のため使用できないと思われていた、光学的に透明な材
料を鏡筒,ノズル部材に用いたところ、レーザ光の輻射
熱による温度上昇はほとんど見られず、逆に透明である
ことにより光を鏡筒などへ吸収せずに透過することによ
って、長時間使用しても鏡筒,ノズル,レンズ部分等の
照射部品の温度上昇が非常に少ないことを見い出した。The present inventors have accomplished the present invention by researching a laser irradiation apparatus in which the shift of the focal position is small even if a high-power laser beam is continuously used for a long time. That is, when an optically transparent material was used for the lens barrel and the nozzle member, which was thought to be unusable due to heating by the radiation heat from the laser optical axis, the temperature rise due to the radiation heat of the laser light was hardly seen. On the contrary, it was found that the temperature rise of the irradiation parts such as the lens barrel, the nozzle and the lens part is very small even if it is used for a long time because the light is transmitted through the lens barrel without absorbing it. It was
【0014】本発明の作用をYAGレーザ装置を例に取
り、図を用いて説明する。レーザ発振器で励起されたレ
ーザが光ファイバーで伝送されてレーザ照射部品の鏡筒
内の結像レンズを透過してシールドガス用のノズルの開
口部から発射され、定位置で焦点を結ぶ。レーザは出力
に応じて被照射材の表面で発熱して加熱,溶融,蒸発し
て各種の材料加工を行う。操作者の安全確保のため、レ
ーザ照射部品はチャンバー内に走行台車等に設置され、
被照射材にレーザを照射する。照射状況はテレビカメラ
などでモニターされレーザ光並びに発熱光の発生状況を
観察して加工の良否を判断する。The operation of the present invention will be described with reference to the drawings, taking a YAG laser device as an example. A laser excited by a laser oscillator is transmitted by an optical fiber, passes through an image forming lens in a lens barrel of a laser irradiation component, is emitted from an opening of a nozzle for shield gas, and is focused at a fixed position. The laser generates heat on the surface of the irradiated material according to the output, heats, melts, and evaporates to process various materials. In order to ensure the safety of the operator, the laser irradiation parts are installed on the carriage, etc. in the chamber.
Irradiate the material to be irradiated with laser. The irradiation status is monitored by a TV camera or the like, and the quality of processing is judged by observing the generation status of laser light and heat generation light.
【0015】レーザ光の輻射熱は鏡筒及びノズルに当り
発熱する。レーザ出力の小さい場合は自然冷却で問題な
いが、高出力では経時変化と共に温度上昇をする。鏡筒
とノズルを透明材料で作ることによりレーザ光の輻射熱
や溶融金属の熱線がこれら部品を透過してしまうので温
度上昇は極めて小さい。The radiant heat of the laser light hits the lens barrel and the nozzle to generate heat. When the laser output is small, there is no problem with natural cooling, but at high output, the temperature rises with time. Since the lens barrel and the nozzle are made of a transparent material, the radiant heat of the laser beam and the heat ray of the molten metal pass through these parts, so that the temperature rise is extremely small.
【0016】不透明材料でつくられた鏡筒とノズル部分
の温度上昇を比較するとノズルの方が大きい。従ってノ
ズルは特に透明材料を用いることが望ましく、鏡筒は不
透明材料でも良い場合がある。さらに、高出力のレーザ
加工では透明材料に無反射皮膜処理を施すと共に冷却機
構を設ける必要がある。冷却機構は放熱板を設けたり、
水冷治具を取り付けるのが一般的であるが、それらの材
料も透明材料とすることで過熱を防げる。水冷治具は水
冷構造外壁部分は不透明材料でも良いが、その内壁は鏡
筒と同様に透明材料とする。レーザ光の輻射熱は鏡筒及
び水冷治具の内壁を透過して水冷される。Comparing the temperature rise between the lens barrel made of an opaque material and the nozzle, the nozzle is larger. Therefore, it is preferable to use a transparent material for the nozzle, and the lens barrel may be an opaque material. Further, in high-power laser processing, it is necessary to perform a non-reflective coating treatment on a transparent material and provide a cooling mechanism. The cooling mechanism is provided with a heat sink,
It is common to attach a water cooling jig, but overheating can be prevented by making these materials transparent. The water cooling jig may be made of an opaque material on the outer wall portion of the water cooling structure, but the inner wall thereof is made of a transparent material like the lens barrel. The radiant heat of the laser light passes through the inner wall of the lens barrel and the water cooling jig to be water cooled.
【0017】また、鏡筒とノズルの両方、もしくは少な
くともノズルは光学的に透明材料を使用することによ
り、照射施工中のレーザ照射部の加工品質の良否の判定
を、レーザの反射光あるいは溶融金属の発熱光などの観
察をリアルタイムで行うことができるという効果も生じ
る。レーザ光はシールドガスに反応して光輝し、かつ溶
融金属の発熱光も同様な発光現象としてノズル内部に生
じる。その作業環境を暗くすることでこの発光現象は透
明ノズルを通してより明瞭に確認できる。この発光現象
は安定な溶接状況では一定の光輝状態を保つが、被照射
表面の材質変化や表面の幾何学的形状による反射光の変
化ならびにレーザ出力の変動などにより光輝状態が変化
して加工の異常を検知することができる。この発光現象
は遮光ガラスなどを通して直接目視観察できるが、安全
上からテレビカメラなどで間接的に監視するのが望まし
い。さらに、この発光現象の光量を電気信号に変換し
て、その場解析してレーザ発振器にその信号を送り、レ
ーザの出力調整や遮断を行うこともできる。By using an optically transparent material for both the lens barrel and the nozzle, or at least for the nozzle, it is possible to judge whether the processing quality of the laser irradiation portion during the irradiation is good or not by the reflected light of the laser or the molten metal. The effect of being able to observe the exothermic light and the like in real time is also produced. The laser light shines in response to the shield gas, and the exothermic light of the molten metal also occurs inside the nozzle as a similar light emitting phenomenon. By making the working environment dark, this light emission phenomenon can be more clearly confirmed through the transparent nozzle. This light emission phenomenon maintains a constant bright state in a stable welding condition, but the bright state changes due to changes in the material of the irradiated surface, changes in the reflected light due to the geometrical shape of the surface, and fluctuations in laser output. Anomalies can be detected. Although this light emission phenomenon can be directly visually observed through a light-shielding glass or the like, it is desirable to indirectly monitor it with a television camera or the like for safety. Further, it is also possible to convert the amount of light of this light emission phenomenon into an electric signal, perform in-situ analysis, and send the signal to the laser oscillator to adjust or cut off the laser output.
【0018】以下に、本発明の実施例を示す。Examples of the present invention will be shown below.
【0019】(実施例1)図1はYAGレーザ照射装置
の概略図である。YAGレーザ発振器1で励起されたY
AGレーザ(以下レーザと略記する。)は光ファイバー
2で伝送されて鏡筒4内の結像レンズ5を透過してシー
ルドガス用のノズル7先端の開口部からレーザ光3とし
て発射され、被照射材8表面近傍の定位置で焦点を結
ぶ。これら鏡筒4及びノズル7は加工用のチャンバー9
内の走行台車10に連結され、そこで照射作業は行われ
る。ノズル7はガス発生源6からHe,Arなどのシー
ルド及び加工用のガスを目的に応じて供給する。照射状
況はテレビカメラ11でモニターテレビ12により観察
される。同時に観察で得られた光は電気信号に変換され
てレーザ発振器1にフィードバックされる。Example 1 FIG. 1 is a schematic view of a YAG laser irradiation device. Y excited by the YAG laser oscillator 1
An AG laser (hereinafter abbreviated as a laser) is transmitted by an optical fiber 2, passes through an imaging lens 5 in a lens barrel 4, is emitted as a laser beam 3 from an opening at a tip of a nozzle 7 for shield gas, and is irradiated. Focus at a fixed position near the surface of the material 8. The lens barrel 4 and the nozzle 7 are a chamber 9 for processing.
It is connected to the traveling carriage 10 in which the irradiation work is performed. The nozzle 7 supplies a shielding gas such as He and Ar from the gas generation source 6 and a processing gas according to the purpose. The irradiation status is observed by the monitor TV 12 by the TV camera 11. At the same time, the light obtained by the observation is converted into an electric signal and fed back to the laser oscillator 1.
【0020】図2はレーザ照射部品例の側面とその断面
の拡大図である。光ファイバー2は鏡筒4と一体の光フ
ァイバー支持体4Hに固定される。この光ファイバー支
持体4Hは不透明材料のアルミニウム合金で作られてい
るが、透明材で作っても良い。本実施例の鏡筒4は透明
ガラスでノズル7はアクリル樹脂の加工性の良い透明材
料で作られている。また、比較のため鏡筒4をアルミニ
ウム合金でノズル7を銅合金の不透明材料で作ったもの
を用意した。鏡筒の直径は150mmである。これらのレ
ーザ照射部品を用いてマルチモード,連続波,出力90
0W,移動速度10mm/秒で60秒間ステンレス鋼SUS3
04被照射材に照射した。シールドガスは、Arガスをシ
ールドガス配管14を通してノズル7より20l/min
の流量で結像レンズ5を保護する無反射透明ガラス22
へ噴出させた。このシールドガスはレーザ光3の焦点位
置で溶融金属の酸化を防ぐ。FIG. 2 is an enlarged view of a side surface of an example of a laser irradiation component and its cross section. The optical fiber 2 is fixed to an optical fiber support 4H integrated with the lens barrel 4. The optical fiber support 4H is made of an opaque aluminum alloy, but it may be made of a transparent material. In this embodiment, the lens barrel 4 is made of transparent glass, and the nozzle 7 is made of a transparent material such as acrylic resin which has good workability. For comparison, a lens barrel 4 made of an aluminum alloy and a nozzle 7 made of an opaque material of a copper alloy were prepared. The lens barrel has a diameter of 150 mm. Using these laser irradiation components, multi-mode, continuous wave, output 90
0W, moving speed 10mm / sec for 60 seconds stainless steel SUS3
04 The irradiated material was irradiated. As the shield gas, Ar gas is passed through the shield gas pipe 14 from the nozzle 7 at 20 l / min.
Non-reflective transparent glass 22 that protects the imaging lens 5 at a flow rate of
I made it squirt. This shield gas prevents oxidation of the molten metal at the focal position of the laser light 3.
【0021】図3は照射時間と鏡筒ならびにノズル部分
の温度の関係を示すグラフである。不透明材料アルミニ
ウム合金で作った鏡筒4は照射開始と同時に温度が上昇
して、60秒後には68℃になったが、透明材料ガラス
で作った鏡筒の同位置の温度は照射前の20℃とほとん
ど変化は認められなかった。また、ノズル7の中央位置
の温度は不透明材料である銅合金の場合、照射開始60
秒後は138℃,透明材料のアクリル樹脂の場合は25
℃であった。透明材料の使用がレーザ照射部品の過熱防
止に極めて効果のあることが判明した。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the irradiation time and the temperatures of the lens barrel and the nozzle portion. The temperature of the lens barrel 4 made of the opaque material aluminum alloy increased at the same time as the irradiation started and reached 68 ° C. 60 seconds later, but the temperature at the same position of the lens barrel made of transparent material glass was 20 ° C. before irradiation. Almost no change was observed with ℃. When the temperature at the center of the nozzle 7 is a copper alloy, which is an opaque material, the irradiation start 60
138 ° C after a second, 25 for transparent acrylic resin
° C. It has been found that the use of transparent materials is extremely effective in preventing overheating of laser-irradiated parts.
【0022】図4に鏡筒の温度によるレーザ焦点位置の
レーザ照射方向での変化量を示す。鏡筒温度が68℃
で、焦点位置が0.8mm 程度変化した。このようなわず
かな焦点位置の変化でも、被照射材表面のレーザビーム
照射位置においては、大きなビーム径変化として現われ
る。また、鏡筒を熱膨張率が全方向で同じに製造するこ
とは困難で、一般的には熱膨張係数が均一ではないた
め、鏡筒温度の上昇に伴いレーザ焦点位置が、レーザ照
射方向に対して、垂直方向に変化する。このような焦点
位置の移動により、溶接の場合は溶接ビードが不揃いに
なり、切断の場合は、切断精度の低下をまねく。FIG. 4 shows the amount of change in the laser focus position in the laser irradiation direction depending on the temperature of the lens barrel. The lens barrel temperature is 68 ° C
Then, the focus position changed about 0.8mm. Even such a slight change in the focus position appears as a large change in beam diameter at the laser beam irradiation position on the surface of the irradiated material. Further, it is difficult to manufacture the lens barrel with the same coefficient of thermal expansion in all directions, and in general, the coefficient of thermal expansion is not uniform. In contrast, it changes vertically. Due to such movement of the focal position, the welding beads become uneven in the case of welding, and the cutting accuracy is lowered in the case of cutting.
【0023】また、レーザ光がシールドガスに反応して
光り、かつ溶融金属の発熱光も同様な発光現象としてノ
ズル内部に生じるが、この発光現象は暗黒状態になって
いるチャンバー9内において、透明ノズルを透過して明
瞭にテレビカメラ11を通してモニターテレビ12によ
り確認できた。不透明材料で作ったレーザ照射部品では
ノズル先端部での溶融金属の発熱光のみが部分的に観察
されるのみである。Further, the laser light shines in response to the shield gas, and the exothermic light of the molten metal also occurs inside the nozzle as a similar light emission phenomenon. This light emission phenomenon is transparent in the chamber 9 in the dark state. Through the nozzle, it could be clearly confirmed by the monitor TV 12 through the TV camera 11. In the laser-irradiated component made of an opaque material, only the exothermic light of the molten metal is partially observed at the tip of the nozzle.
【0024】(実施例2)実施例1と同じ形状のレーザ
照射部品で鏡筒4は不透明材料アルミニウム合金で作
り、ノズル7のみをアクリル樹脂の透明材料で作った。
マルチモード,出力600W,連続波,移動速度10mm
/秒で60秒間、ステンレス鋼SUS304被照射材に暗黒チ
ャンバー内で照射した結果、不透明材料で作った鏡筒4
部分の温度は25℃と僅かに上昇したが、ノズル7の中
央位置の温度は照射前の15℃とほとんど変化はなかっ
た。出力が小さければ、シールドガスの噴出ノズルのみ
を透明材料とするのみでも過熱防止に極めて効果のある
ことが判明した。また、ノズル内部に生じるレーザ照射
時の発光現象を実施例1と同様、明瞭に確認できた。さ
らに、ノズル部分の温度上昇がなければ、レーザ光輝現
象を観察するのに適当な部分のみを透明材料とするだけ
でも良い。(Embodiment 2) In the laser irradiation component having the same shape as that of Embodiment 1, the lens barrel 4 is made of an opaque aluminum alloy, and only the nozzle 7 is made of a transparent material of acrylic resin.
Multi-mode, output 600W, continuous wave, moving speed 10mm
Irradiation of the stainless steel SUS304 irradiated material in the dark chamber for 60 seconds / sec.
Although the temperature of the part slightly increased to 25 ° C., the temperature at the central position of the nozzle 7 was almost unchanged from 15 ° C. before irradiation. It has been found that if the output is small, even if only the shielding gas jet nozzle is made of a transparent material, it is extremely effective in preventing overheating. In addition, the light emission phenomenon at the time of laser irradiation that occurred inside the nozzle was clearly confirmed as in Example 1. Further, if the temperature of the nozzle portion does not rise, only the portion suitable for observing the laser brilliance phenomenon may be made of the transparent material.
【0025】(実施例3)実施例2と同様、鏡筒4は不
透明材料アルミニウム合金で作り、ノズル7のみをガラ
ス、および石英ガラスの透明材料で作った。ガラスで作
ったノズルは筒内面に無反射用皮膜処理を施した。レー
ザはマルチモード,出力900W,連続波で移動速度1
0mm/秒で、60秒間ステンレス鋼SUS304被照射材に照
射した。(Example 3) As in Example 2, the lens barrel 4 was made of an opaque aluminum alloy, and only the nozzle 7 was made of a transparent material such as glass and quartz glass. The nozzle made of glass has a non-reflective coating on the inner surface of the cylinder. Laser is multimode, output 900W, continuous wave moving speed 1
Irradiation was performed on the stainless steel SUS304 irradiated material at 0 mm / second for 60 seconds.
【0026】(実施例4)図5はYAGレーザ照射装置
で透明ガラス製の鏡筒4の部分に過熱防止用の冷却治具
15を備えたもので、その冷却治具内壁16は透明アク
リル樹脂である。鏡筒4は冷却水配管17により冷却水
が供給される。また、外壁はアルミニウム合金の不透明
材料である。これは過度のレーザ放射散乱光を遮るため
である。ノズル7は透明ガラスである。レーザはマルチ
モード,出力1200W,連続波で移動速度10mm/秒
で120秒間ステンレス鋼SUS304被照射材に照射した。
このレーザ照射部品においてレーザ光の輻射熱は鏡筒4
と冷却治具内壁16の透明材料を透過して水冷されるの
で温度上昇は非常に少ない。さらに、ノズル部分の温度
上昇もなく、レーザ光の光輝現象は透明ノズルにより明
瞭にモニターテレビで観察できた。すなわち、この実施
例から高出力で長時間のレーザ出射において、冷却治具
内壁に不透明材料を用いることは冷却効果を高めること
が実証された。 (実施例5)図6は、鏡筒部を円柱形状のアルミニウム
フレーム18,19と3枚の石英ガラス20で形成した
ものである。レーザ光はコンジットチューブ22を通し
た光ファイバを通じて鏡筒に導かれる。アルミニウムフ
レーム18,19は締結ねじ21で結合されている。こ
のような構造の鏡筒は構造が簡単であるため製造コスト
を低減できる。また、強度の小さいガラスを用いた場合
でも、アルミニウムフレームが補強材となるため機械的
強度の大きいレーザ照射装置とすることができる。(Embodiment 4) FIG. 5 is a YAG laser irradiation apparatus in which a transparent glass lens barrel 4 is provided with a cooling jig 15 for preventing overheating, and the cooling jig inner wall 16 has a transparent acrylic resin. Is. Cooling water is supplied to the lens barrel 4 through a cooling water pipe 17. The outer wall is an opaque material of aluminum alloy. This is to block excessive laser radiation scattered light. The nozzle 7 is transparent glass. The laser was irradiated in a multi-mode, output of 1200 W, continuous wave at a moving speed of 10 mm / sec for 120 seconds on the stainless steel SUS304 irradiated material.
In this laser irradiation component, the radiant heat of laser light causes
Since the transparent material of the cooling jig inner wall 16 penetrates and is water-cooled, the temperature rise is very small. Further, the temperature of the nozzle portion did not rise, and the brilliance phenomenon of the laser beam was clearly observable on the monitor TV through the transparent nozzle. That is, it was proved from this example that the use of an opaque material for the inner wall of the cooling jig enhances the cooling effect in laser emission at high output for a long time. (Embodiment 5) In FIG. 6, the lens barrel portion is formed by cylindrical aluminum frames 18 and 19 and three quartz glasses 20. The laser light is guided to the lens barrel through the optical fiber passing through the conduit tube 22. The aluminum frames 18 and 19 are joined by a fastening screw 21. Since the lens barrel having such a structure has a simple structure, the manufacturing cost can be reduced. Further, even when glass having low strength is used, the aluminum frame serves as a reinforcing material, so that the laser irradiation apparatus having high mechanical strength can be obtained.
【0027】[0027]
【発明の効果】本発明の第1の発明によれば、レーザ光
の出射に伴う輻射熱による部品の温度上昇が小さいの
で、鏡筒,レンズの変形も小さい。その結果、レーザ光
の焦点位置が変化しないので、溶接溶込み深さ,幅など
の寸法が安定した健全な品質のレーザ溶接部、あるいは
レーザ加工部が得られる。According to the first aspect of the present invention, since the temperature rise of the component due to the radiant heat accompanying the emission of the laser beam is small, the deformation of the lens barrel and the lens is also small. As a result, since the focal position of the laser beam does not change, a sound quality laser welded portion or laser processed portion with stable dimensions such as welding penetration depth and width can be obtained.
【0028】本発明の第2の発明によれば、照射施工中
にレーザ照射部の加工品質の良否を判定することが可能
になるので、ノズル内部のレーザの反射光あるいは溶融
金属の発熱光などを明瞭にその場観察することができ、
照射施工時における異常に対して素速く対応することが
できる。従って、信頼性の高い,良好な品質のレーザ溶
接部、あるいはレーザ加工部が得られる。さらに、被照
射表面の反射光やレーザ出力の変動などによる光輝状態
の異常を正確に検知することができ、この光輝現象の光
量を電気信号に変換して、その場解析して発振機に信号
を送り、レーザの出力調整や遮断を瞬時に行うこともで
きる。According to the second aspect of the present invention, it is possible to judge whether the processing quality of the laser irradiation portion is good or bad during the irradiation process. Therefore, the reflected light of the laser inside the nozzle or the generated heat of the molten metal, etc. Can be clearly observed on the spot,
It is possible to quickly respond to abnormalities during irradiation construction. Therefore, it is possible to obtain a highly reliable laser welded portion or laser processed portion of good quality. Furthermore, it is possible to accurately detect abnormalities in the glitter state due to reflected light on the surface to be illuminated or fluctuations in the laser output. The light amount of this glitter phenomenon is converted into an electrical signal for in-situ analysis and signal to the oscillator. It is also possible to adjust the laser output and cut off the laser instantly.
【0029】本発明の第3の発明によれば、コスト,性
能等のバランスに優れたレーザ照射装置が提供できる。According to the third aspect of the present invention, it is possible to provide a laser irradiation apparatus having an excellent balance of cost, performance and the like.
【0030】本発明の第4の発明によれば、鏡筒,ノズ
ル部の温度上昇をより少なくすることができる。According to the fourth aspect of the present invention, the temperature rise of the lens barrel and the nozzle portion can be further reduced.
【0031】本発明の第5の発明によれば、レーザ照射
装置に用いる鏡筒またはノズルは、レーザ照射装置を長
時間使用しても、焦点位置の変動がなく、従って加工精
度を保持しながら連続加工できる。According to the fifth aspect of the present invention, the lens barrel or nozzle used in the laser irradiation device does not change the focus position even when the laser irradiation device is used for a long time, and therefore maintains the processing accuracy. Can be continuously processed.
【図1】実施例1に使用した加工用レーザ照射装置の概
略図。FIG. 1 is a schematic diagram of a processing laser irradiation device used in a first embodiment.
【図2】実施例1のレーザ照射部品例の鏡筒とノズル部
の側面とその断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a side surface of a lens barrel and a nozzle portion of a laser irradiation component example of the first embodiment.
【図3】照射時間と鏡筒ならびにノズル部分の温度の関
係を示す結果のグラフ。FIG. 3 is a graph of the results showing the relationship between the irradiation time and the temperatures of the lens barrel and the nozzle portion.
【図4】鏡筒温度による焦点位置の変化を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a change in focal position depending on a lens barrel temperature.
【図5】水冷機能付きレーザ照射部品の側面とその透視
断面図。FIG. 5 is a side view of a laser irradiation component with a water cooling function and a perspective sectional view thereof.
【図6】本発明のレーザ照射装置の一実施例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of a laser irradiation apparatus of the present invention.
1…レーザ発振器、2…光ファイバー、3…レーザ光、
4…鏡筒、4H…光ファイバー支持体、5…結像レン
ズ、6…ガス発生源、7…ノズル、8…被照射材、9…
チャンバー、10…走行台車、11…テレビカメラ、1
2…モニターテレビ、13…光解析制御装置、14…シ
ールドガス配管、15…冷却治具、16…冷却治具内
壁、17…冷却水配管、18,19…アルミニウムフレ
ーム、20…石英ガラス、21…締結ねじ、22…無反
射透明ガラス。1 ... Laser oscillator, 2 ... Optical fiber, 3 ... Laser light,
4 ... Lens barrel, 4H ... Optical fiber support, 5 ... Imaging lens, 6 ... Gas generating source, 7 ... Nozzle, 8 ... Irradiated material, 9 ...
Chamber, 10 ... Traveling vehicle, 11 ... TV camera, 1
2 ... Monitor TV, 13 ... Optical analysis control device, 14 ... Shield gas piping, 15 ... Cooling jig, 16 ... Cooling jig inner wall, 17 ... Cooling water piping, 18, 19 ... Aluminum frame, 20 ... Quartz glass, 21 ... Fastening screws, 22 ... Non-reflective transparent glass.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小沼 昭 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 石川 文紀 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 玉井 康方 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 小出 宏夫 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akira Onuma 7-1-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory, Ltd. No. 1 Hitachi Ltd., Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Yasukata Tamai 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Works Hitachi Factory (72) Inventor Hiroo Koide Hitachi, Ibaraki Prefecture 3-1, 1-1, Saiwaicho, Ichi, Hitachi, Ltd. Hitachi factory
Claims (8)
ーザ光を集光レンズに導く手段と、集光レンズを保持
し、一定位置にレーザ光の焦点を結ばせる手段と、を備
えるレーザ照射装置において、 前記集光レンズを保持し、一定位置にレーザ光の焦点を
結ばせる手段が、少なくとも一部が光学的に透明な材料
から構成されるレーザ照射鏡筒であることを特徴とする
レーザ照射装置。1. Laser irradiation comprising: means for generating laser light; means for guiding the generated laser light to a condenser lens; and means for holding the condenser lens and focusing the laser light at a fixed position. In the apparatus, the means for holding the condenser lens and focusing the laser light at a fixed position is a laser irradiation lens barrel at least a part of which is made of an optically transparent material. Irradiation device.
被加工物側に、シールドガスの噴出ノズルを設け、更に
前記噴出ノズルの少なくとも一部が光学的に透明な材料
から構成されていることを特徴とするレーザ照射装置。2. A shield gas jet nozzle is provided on the workpiece side of the laser irradiation lens barrel, and at least a part of the jet nozzle is made of an optically transparent material. A laser irradiation device characterized by the above.
料がガラス,水晶,石英,合成樹脂から選ばれた一種以
上からなることを特徴とするレーザ照射装置。3. A laser irradiation apparatus, wherein the optically transparent material according to claim 1 or 2 is one or more selected from glass, quartz, quartz and synthetic resin.
透明な材料の表面に無反射皮膜処理が施されていること
を特徴とするレーザ照射装置。4. A laser irradiation apparatus characterized in that the surface of the optically transparent material according to any one of claims 1 to 3 is subjected to a non-reflective coating treatment.
外側に冷却用のガスを導くための外筒を備えることを特
徴とするレーザ照射装置。5. The laser irradiation apparatus according to claim 1, further comprising an outer cylinder for guiding a cooling gas to the outside of the laser irradiation lens barrel.
射装置を用いたレーザ溶接装置。6. A laser welding apparatus using the laser irradiation apparatus according to claim 1.
成されていることを特徴とするレーザ照射装置用の鏡
筒。7. A lens barrel for a laser irradiation device, at least a part of which is made of an optically transparent material.
成されていることを特徴とするレーザ照射装置用のノズ
ル。8. A nozzle for a laser irradiation device, characterized in that at least a part thereof is made of an optically transparent material.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8117322A JPH09300089A (en) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | Laser irradiation device and lens barrel and nozzle used therefor |
| TW085113496A TW320586B (en) | 1995-11-24 | 1996-11-05 | |
| EP96308173A EP0775549B1 (en) | 1995-11-24 | 1996-11-12 | Submerged laser beam irradiation equipment |
| US08/747,677 US5938954A (en) | 1995-11-24 | 1996-11-12 | Submerged laser beam irradiation equipment |
| DE69628122T DE69628122T2 (en) | 1995-11-24 | 1996-11-12 | Laser radiation system submerged under water |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8117322A JPH09300089A (en) | 1996-05-13 | 1996-05-13 | Laser irradiation device and lens barrel and nozzle used therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09300089A true JPH09300089A (en) | 1997-11-25 |
Family
ID=14708884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8117322A Pending JPH09300089A (en) | 1995-11-24 | 1996-05-13 | Laser irradiation device and lens barrel and nozzle used therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09300089A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011050996A (en) * | 2009-09-03 | 2011-03-17 | Ihi Inspection & Instrumentation Co Ltd | Laser beam welding device |
| JP2019505390A (en) * | 2016-02-03 | 2019-02-28 | ユーティカ エンタープライゼズ,インコーポレイテッド | Apparatus and method for mechanically joining advanced high strength steels |
| CN113649718A (en) * | 2021-08-30 | 2021-11-16 | 深圳市百柔新材料技术有限公司 | Protective lens cone for laser emergent head |
-
1996
- 1996-05-13 JP JP8117322A patent/JPH09300089A/en active Pending
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