專利名稱：激光焊接裝置以及激光焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)對(duì)工件照射激光束而進(jìn)行焊接的激光焊接裝置以及激光焊接方法背景技術(shù)以往以來(lái)，例如在光設(shè)備元件(光デバイス素子)或者氫振蕩器(水素振動(dòng)子)等的容器密封中，通過(guò)對(duì)蓋(rid)照射激光束來(lái)相對(duì)容器焊接蓋(也就是激光焊接)。
例如，在專利文獻(xiàn)1中，記載有如下的技術(shù)在對(duì)內(nèi)部收容有發(fā)電元件等的電池盒和上蓋進(jìn)行激光焊接時(shí)，通過(guò)使搭載有工件(電池盒和上蓋)的工作臺(tái)每次移動(dòng)規(guī)定量并照射激光束，而對(duì)電池盒和上蓋進(jìn)行密封。此外，在專利文獻(xiàn)2中記載有如下的技術(shù)在工作臺(tái)上配置多個(gè)工件，對(duì)于一個(gè)工件，控制檢流計(jì)鏡等以改變照射激光束的位置，從而進(jìn)行焊接，對(duì)于一個(gè)工件的焊接操作結(jié)束后，移向下一個(gè)工件而執(zhí)行焊接操作。
在上述專利文獻(xiàn)記載的技術(shù)中，以規(guī)定的脈沖周期(例如0.005秒)對(duì)工件照射激光束，使對(duì)一個(gè)工件照射激光束的位置按脈沖周期移動(dòng)規(guī)定量而進(jìn)行焊接。具體而言，移動(dòng)微小距離，使上次照射位置和下次照射位置會(huì)有一部分重合。對(duì)于一個(gè)工件，由于在脈沖周期間可以移動(dòng)照射激光束的位置的距離受到限制，因而通過(guò)縮短向下一照射位置移動(dòng)之前所需的時(shí)間、也就是通過(guò)縮短脈沖周期，而縮短一個(gè)工件焊接所需的操作時(shí)間。
專利文獻(xiàn)1特開平8-315790號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2000-164095號(hào)公報(bào)然而，為了縮短操作時(shí)間而以上述的方法進(jìn)行焊接時(shí)，對(duì)于一個(gè)工件，會(huì)對(duì)大致相同的一個(gè)部位短時(shí)間集中地照射激光束，因而根據(jù)激光束照射的時(shí)期(順序)不同，可能會(huì)有工件本身的溫度或者工件上的溫度分布較大變動(dòng)的情況。因而，可能產(chǎn)生如下等的焊接不良的情況例如在焊接操作初期照射激光束的位置，工件沒(méi)有完全熔化，在焊接操作的結(jié)束階段照射激光束的位置，工件過(guò)熔。
另一方面，通過(guò)與對(duì)工件照射激光束的順序相應(yīng)地改變激光功率，可以應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題，但是此時(shí)由于改變激光功率因而需要進(jìn)行電源單元改造，或者進(jìn)行復(fù)雜的控制等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的課題即為上述作為例子舉出的情況。本發(fā)明的目的在于，提供一種激光焊接裝置以及激光焊接方法，可以不延遲操作時(shí)間，并且熱平衡良好地對(duì)工件進(jìn)行激光焊接。
在技術(shù)方案1所述的發(fā)明中，一種激光焊接裝置，對(duì)多個(gè)工件照射激光束而進(jìn)行焊接，其特征在于，包括以規(guī)定的脈沖周期射出上述激光束的激光束射出單元、和改變對(duì)上述工件照射上述激光束的位置的照射位置改變單元，上述照射位置改變單元改變照射上述激光束的位置，以在連續(xù)的上述脈沖周期中對(duì)不同的工件照射上述激光束。
在技術(shù)方案5所示的發(fā)明中，一種激光焊接方法，對(duì)多個(gè)工件照射激光束而進(jìn)行焊接，其特征在于，包括以規(guī)定的脈沖周期射出上述激光束的激光束射出工序、和改變對(duì)上述工件照射上述激光束的位置的照射位置改變工序，在上述照射位置改變工序中，改變照射上述激光束的位置，以在連續(xù)的上述脈沖周期中對(duì)不同的工件照射上述激光束。


圖1是表示激光焊接裝置的概略構(gòu)成的框圖。
圖2是表示工件的概略構(gòu)成的透視圖。
圖3是表示激光束射出裝置的概略構(gòu)成的圖。
圖4是表示一般激光焊接方法的激光焊接方法的圖。
圖5是表示本發(fā)明實(shí)施例的激光焊接方法的一例的圖。
圖6是表示本發(fā)明實(shí)施例的激光焊接方法的一例的圖。
圖7是表示本發(fā)明實(shí)施例的激光焊接方法的一例的圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，對(duì)多個(gè)工件照射激光束而進(jìn)行焊接的激光焊接裝置，包括以規(guī)定的周期射出上述激光束的激光束射出單元、和改變對(duì)上述工件照射激光束的位置的照射改變裝置，上述照射位置改變單元，改變照射上述激光束的位置，改變照射上述激光束的位置，以在連續(xù)的上述脈沖周期中對(duì)不同的工件照射上述激光束。
上述激光焊接裝置，例如在對(duì)收容有石英設(shè)備等的容器和蓋進(jìn)行焊接時(shí)適用。激光焊接裝置，具有以規(guī)定的脈沖周期射出上述激光束的激光束射出單元，通過(guò)對(duì)多個(gè)工件照射激光束而進(jìn)行焊接。詳細(xì)而言，激光焊接裝置，通過(guò)照射位置改變單元按規(guī)定脈沖周期來(lái)改變照射激光束的位置，同時(shí)通過(guò)對(duì)工件照射激光束而進(jìn)行焊接。此時(shí)，照射位置改變單元，改變照射激光束的位置，以在連續(xù)的上述脈沖周期中對(duì)不同的工件照射上述激光束，也就是不對(duì)同一工件連續(xù)地照射激光束。即，照射位置改變單元，按使激光束振蕩的脈沖周期對(duì)不同的工件照射激光束。由此，在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)一個(gè)工件照射激光束的次數(shù)減少，因而可以利用激光束使工件的溫度有效地上升至產(chǎn)生適當(dāng)熔融的溫度，并且可以防止工件的溫度上升至產(chǎn)生過(guò)度熔融的高溫。也就是根據(jù)上述的激光焊接裝置，可以對(duì)工件熱平衡良好地進(jìn)行焊接。
而且，在上述激光焊接裝置中，不延長(zhǎng)激光束的脈沖周期而減少在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)一個(gè)工件照射激光束的次數(shù)，該減少的照射次數(shù)的部分用于對(duì)其他工件進(jìn)行照射，因而可以完成相對(duì)多個(gè)工件的焊接操作。因而上述激光焊接裝置不會(huì)延遲焊接所需要的時(shí)間而可靠地進(jìn)行焊接。
在上述的激光焊接裝置的一個(gè)實(shí)施方式中，上述照射位置改變單元，對(duì)一個(gè)工件照射上述激光束，接著對(duì)與上述一個(gè)工件不同的多個(gè)規(guī)定數(shù)量的工件照射上述激光束，接著再對(duì)上述一個(gè)工件照射上述激光束，以此方式改變照射上述激光束的位置。
在該實(shí)施方式中，激光焊接裝置可以進(jìn)行如下操作對(duì)一個(gè)工件照射激光束后，接著對(duì)別的工件照射激光束，對(duì)規(guī)定數(shù)量的工件照射激光束結(jié)束后，返回對(duì)上次照射激光束的工件再次照射激光束。因此激光焊接裝置可以高效地對(duì)多個(gè)工件同時(shí)進(jìn)行焊接操作，與結(jié)束一個(gè)工件的焊接操作后對(duì)下一個(gè)工件進(jìn)行焊接操作的比較例的構(gòu)成相比，焊接操作所需要的時(shí)間不變。
在上述激光焊接裝置的另一實(shí)施方式中，上述照射位置改變單元，改變照射上述激光束的位置，以在一個(gè)工件中，在照射上述激光束的位置的緊近處照射下次的激光束。
在該實(shí)施方式中，激光焊接裝置，在照射不同的工件后，返回再次照射工件時(shí)，在照射過(guò)激光束的位置的緊近處照射激光束。由此可以將激光束照射所產(chǎn)生的熱向照射位置周邊有效地傳導(dǎo)。
在一個(gè)優(yōu)選例中，上述照射位置改變單元可以由檢流計(jì)鏡構(gòu)成。由此，可以精度良好且迅速地改變對(duì)工件照射激光束的位置。
在本發(fā)明其他的實(shí)施方式中，對(duì)多個(gè)工件照射激光束而進(jìn)行焊接的激光焊接方法，包括以規(guī)定的脈沖周期射出上述激光束的激光束射出工序、和改變對(duì)上述工件照射激光束的位置的照射位置改變工序，在上述照射位置改變工序中，改變照射上述激光束的位置，以在連續(xù)的上述脈沖周期中對(duì)不同的工件照射上述激光束。根據(jù)上述的激光焊接方法，也可以不延遲焊接操作所需要的時(shí)間而熱平衡良好地對(duì)工件進(jìn)行焊接。
實(shí)施例以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
(激光焊接裝置的構(gòu)成)首先對(duì)本發(fā)明的激光焊接裝置100的概略構(gòu)成使用圖1進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是表示激光焊接裝置100的概略構(gòu)成的圖。激光焊接裝置100主要包括激光束射出裝置1、控制器2和工作臺(tái)3。激光焊接裝置是對(duì)配置在工作臺(tái)3上的工件10進(jìn)行焊接的裝置。
在此，使用圖2對(duì)工件10的基本構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。圖2是表示工件10的一例的透視圖。工件10包括在內(nèi)部收容石英設(shè)備10c(例如石英振蕩器或者石英濾波器)等的容器10b和蓋10a。對(duì)于工件10，首先進(jìn)行使蓋10a沿箭頭B表示的方向在容器10b的上部移動(dòng)而進(jìn)行配置的操作，蓋10a可以使用陶瓷或者金屬等材料，容器10b可以使用陶瓷等材料。
返回圖1，對(duì)激光焊接裝置100構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。激光束射出裝置1對(duì)工件10射出激光束LB。激光束射出裝置1，通過(guò)對(duì)工件10的蓋10a照射激光束LB而進(jìn)行焊接。詳細(xì)而言，激光束射出裝置1，通過(guò)在蓋10a上照射激光束LB，在蓋10a上形成光束點(diǎn)而進(jìn)行焊接。而且，激光束射出裝置1，以規(guī)定的脈沖周期使激光束LB振蕩，對(duì)應(yīng)每次使激光束LB振蕩，在蓋10a上改變激光束LB照射的位置。由此可以在蓋10a上將要焊接的所有位置上照射激光束LB，因而可以完全地密封蓋10a和容器10b而形成密封容器。
控制器2提供用于控制激光束射出裝置1的控制信號(hào)S，控制激光束射出裝置1。具體而言，控制信號(hào)S包括激光束射出裝置1將要射出的激光束LB的激光功率以及脈沖周期的信息、表示將要在蓋10a上照射激光束LB的位置的信息等。由此，控制器2將控制信號(hào)S提供給激光束射出裝置1，從而可以改變激光束LB的激光功率以及脈沖周期等設(shè)定，并且可以改變?cè)谏w10a上照射激光束LB的位置。
在圖1中，為了說(shuō)明方便，作為焊接對(duì)象的工件10只表示出了一個(gè)，但是實(shí)際上在工作臺(tái)3上配置多個(gè)工件10，激光焊接裝置100對(duì)這些多個(gè)工件10進(jìn)行焊接操作。
(激光束射出裝置的構(gòu)成)接著使用圖3對(duì)激光束射出裝置1的具體構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。圖3表示激光束射出裝置1的透視圖。
激光束射出裝置1主要包括激光振蕩器L、光束擴(kuò)展器BE、檢流計(jì)鏡GM1、GM2、驅(qū)動(dòng)裝置4、5和fθ透鏡6。激光束射出裝置1作為激光束射出單元而起作用。
激光振蕩器L以規(guī)定的脈沖周期使激光束LB振蕩，對(duì)光束擴(kuò)展器BE射出激光束LB。光束擴(kuò)展器BE調(diào)整激光束LB的直徑等，對(duì)檢流計(jì)鏡GM1射出調(diào)整后的激光束LB。
檢流計(jì)鏡GM1利用驅(qū)動(dòng)裝置4向箭頭R1所示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，改變反射激光束LB的方向。由檢流計(jì)鏡GM1反射的激光束LB入射檢流計(jì)鏡GM2。檢流計(jì)鏡GM2利用驅(qū)動(dòng)裝置5向箭頭R2所示的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，改變反射激光束LB的方向。由檢流計(jì)鏡GM2反射的激光束LB入射fθ透鏡6，這樣，檢流計(jì)鏡GM1、GM2對(duì)入射的光束LB進(jìn)行偏向控制。而且，如上所述，通過(guò)使檢流計(jì)鏡GM1和檢流計(jì)鏡GM2轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)改變激光束LB入射fθ透鏡6的位置。另外，驅(qū)動(dòng)裝置4、5被由控制器2提供的控制信號(hào)S控制。
fθ透鏡6相對(duì)蓋10a的面垂直地照射入射的激光束LB。也就是fθ透鏡6與激光束LB的入射角無(wú)關(guān)地，從入射的位置沿垂直于蓋10a的面的方向射出激光束LB。具體而言，如圖3所示，fθ透鏡6射出垂直于蓋10a的面的激光束LB1～LB3。如上所述，使檢流計(jì)鏡GM1和檢流計(jì)鏡GM2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，改變激光束LB入射fθ透鏡6的位置。因此，通過(guò)控制檢流計(jì)鏡GM1和檢流計(jì)鏡GM2，激光束LB在蓋10a上照射的位置也改變。例如通過(guò)固定檢流計(jì)鏡GM2并使檢流計(jì)鏡GM1轉(zhuǎn)動(dòng)，在蓋10a上的激光束LB的照射位置向單方向移動(dòng)，通過(guò)固定檢流計(jì)鏡GM1并使檢流計(jì)鏡GM2轉(zhuǎn)動(dòng)，蓋10a上的激光束LB的照射位置向垂直于上述方向的方向移動(dòng)，這樣，控制器2，通過(guò)控制檢流計(jì)鏡GM1、GM2，作為改變蓋10a上的激光束LB的照射位置的照射位置改變單元而起作用。
接著，使用圖4對(duì)向工件10上照射激光束LB而進(jìn)行焊接的一般的激光焊接方法進(jìn)行說(shuō)明。圖4(a)、(b)表示工件10的蓋10a的俯視圖(從上部觀察的圖)。
圖4(a)表示在一般的激光焊接方法中的在工件10上照射激光束LB的順序。在工件10的蓋10a上，照射由激光束射出裝置1內(nèi)射出的激光束LB，形成光束點(diǎn)SP。此時(shí)，激光束射出裝置1以規(guī)定的周期使激光束LB振蕩，按脈沖周期每次使照射激光束LB的位置移動(dòng)規(guī)定量。具體而言，通過(guò)使激光束射出裝置1內(nèi)的檢流計(jì)鏡GM1、GM2轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)改變蓋10a上的激光束LB的照射位置。詳細(xì)而言，激光束射出裝置1以使相鄰的光束點(diǎn)SP的一部分重合的方式對(duì)蓋10a照射激光束LB。此時(shí)，激光束射出裝置1首先在如圖4(a)的左下所示位置對(duì)蓋10a照射激光束LB，如箭頭E1～E4所示，從該位置起沿逆時(shí)針?lè)较蜻B續(xù)改變照射位置而對(duì)該10a和容器10b進(jìn)行焊接。
在圖4中，如下對(duì)激光束射出裝置1進(jìn)行設(shè)定。激光束射出裝置1在蓋10a上的縱2mm×橫2mm的正方形區(qū)域的外形線上(也就是在蓋10a上與容器10b的開口部邊緣相接的部分的里側(cè))照射激光束LB。而且，激光束LB的脈沖周期為0.002秒(s)，光束點(diǎn)(beam spot)SP的間隔為0.1mm，照射于蓋10a的總點(diǎn)數(shù)為80個(gè)。上述脈沖周期比較短，換言之，單位時(shí)間內(nèi)振蕩的脈沖數(shù)較大。
圖4(b)表示根據(jù)圖4(a)所示的照射順序以及上述激光束射出裝置1的設(shè)定對(duì)工件10進(jìn)行的焊接結(jié)束時(shí)的蓋10a的熔化情況的一例的圖。陰影線所示的部分表示蓋10a熔化的區(qū)域。虛線區(qū)域A1是焊接操作初期照射激光束LB的部分，虛線區(qū)域A2是焊接操作的中程照射激光束LB的部分，虛線區(qū)域A3是焊接操作的結(jié)束階段照射激光束LB的部分。具體而言，可知虛線區(qū)域A1比虛線區(qū)域A2熔化的區(qū)域小，虛線區(qū)域A3比虛線區(qū)域A2熔化的區(qū)域大。此時(shí)，在虛線區(qū)域A2中，蓋10a適度地熔化，在虛線區(qū)域A1中，蓋10a沒(méi)有完全熔化，在虛線區(qū)域A3中，蓋10a過(guò)熔。因此，在虛線區(qū)域A1中，蓋10a和容器10b的焊接強(qiáng)度可能不充分，在虛線區(qū)域A3中，蓋10a上可能形成有通孔。
在此，對(duì)蓋10a上產(chǎn)生由虛線區(qū)域A1、虛線區(qū)域A3表示的焊接不良的理由進(jìn)行說(shuō)明。虛線區(qū)域A1中，蓋10a本身的溫度沒(méi)有由于激光束LB的照射而充分上升，因而存在產(chǎn)生蓋10a通過(guò)激光束LB的照射沒(méi)有完全熔化的現(xiàn)象的可能性。詳細(xì)而言，由于在蓋10a上短時(shí)間集中照射激光束LB，因而至上次為止照射的激光束LB的熱量傳導(dǎo)至照射位置的周邊之前，照射下一次激光束LB，因而會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象。
另一方面，在虛線區(qū)域A3中，照射激光束LB時(shí)蓋10a已經(jīng)為高溫，對(duì)該狀態(tài)下的蓋10a照射激光束LB，因而可能產(chǎn)生過(guò)熔的現(xiàn)象。詳細(xì)而言，由于在蓋10a上短時(shí)間集中照射激光束LB，因而至上次為止照射的激光束LB所產(chǎn)生的熱量沒(méi)有向外部適度地放出而蓄積，因而會(huì)產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象。
如上所述，在一般的激光焊接方法中，由于激光束射出裝置1的脈沖周期短，激光束LB的照射位置的移動(dòng)距離也短，因而對(duì)蓋10a上大致相同位置短時(shí)間集中照射激光束LB。因此，在蓋10a上，可能產(chǎn)生不充分的熔融或者過(guò)度的熔融等焊接不良。為了不產(chǎn)生這種焊接不良，簡(jiǎn)單的說(shuō)，為了進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮附?，延長(zhǎng)激光束LB的脈沖周期即可(換言之，減少相對(duì)蓋10a的照射次數(shù)即可)，但是如果這樣，焊接操作所需要的時(shí)間就會(huì)變長(zhǎng)。因此，本實(shí)施例的激光焊接裝置100，執(zhí)行一種可以不延長(zhǎng)焊接操作所需要的時(shí)間而進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮附拥募す夂附臃椒ā?br> (激光焊接方法)接著，對(duì)本實(shí)施例的激光焊接裝置100所執(zhí)行的激光焊接方法進(jìn)行說(shuō)明。
首先，對(duì)本實(shí)施例的激光焊接方法的基本概念進(jìn)行說(shuō)明。如上所述，對(duì)蓋10a上的大致相同位置短時(shí)間集中照射激光束LB而進(jìn)行焊接時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生焊接不良。因此，在本實(shí)施例的激光焊接方法中，對(duì)多個(gè)工件順次照射激光束LB，不對(duì)一個(gè)工件連續(xù)地照射激光束LB，也就是連續(xù)的激光束LB的照射對(duì)不同的工件而進(jìn)行。具體而言，激光束射出裝置1進(jìn)行如下的操作對(duì)一個(gè)工件照射激光束LB后，接著對(duì)別的工件射出激光束LB，對(duì)規(guī)定數(shù)量的工件照射激光束LB結(jié)束后，返回對(duì)上次照射激光束LB的工件再次照射激光束LB。這樣，激光束射出裝置1可以對(duì)多個(gè)工件同時(shí)進(jìn)行焊接操作。激光束射出裝置1對(duì)同一工件再次射出激光束LB時(shí)，在上述照射激光束LB的位置的緊近處，具體而言，使在蓋10a上形成的光束點(diǎn)SP的一部分重合而照射激光束LB。
由上所述，根據(jù)本實(shí)施例的激光焊接方法，可以減少在單位時(shí)間內(nèi)在一個(gè)工件上照射激光束LB的次數(shù)，因而可以利用激光束使蓋10a的溫度有效地上升至產(chǎn)生適當(dāng)熔融的溫度，并可以防止蓋10a的溫度上升至產(chǎn)生過(guò)度熔融的高溫。換言之，可以熱平衡良好地對(duì)蓋10a進(jìn)行焊接。因此，根據(jù)本實(shí)施例的激光焊接方法，不會(huì)產(chǎn)生焊接不良而可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮附印?br> 而且，在本實(shí)施例的激光焊接方法中，不需要進(jìn)行延長(zhǎng)激光束LB的脈沖周期(換言之，減小脈沖數(shù))的設(shè)定，而使單位時(shí)間內(nèi)在一個(gè)工件上照射激光束LB的次數(shù)減少，該照射次數(shù)減少的部分用于對(duì)其他工件照射激光束LB。因而與一個(gè)工件的焊接操作結(jié)束后對(duì)下一工件進(jìn)行焊接操作的上述一般的激光焊接方法相比，本實(shí)施例的激光焊接方法中，在對(duì)一個(gè)工件的焊接操作結(jié)束時(shí)，對(duì)多個(gè)工件的操作也結(jié)束，因而對(duì)應(yīng)每個(gè)工件進(jìn)行焊接操作，焊接操作所需要的時(shí)間不變。
接著，使用圖5～圖7對(duì)本實(shí)施例的激光焊接方法的具體例進(jìn)行說(shuō)明。圖5～圖7表示蓋的俯視圖(從上部觀察的圖)，表示形成在蓋上的光束點(diǎn)SP。
圖5是表示激光焊接裝置100對(duì)兩個(gè)蓋10a1、10a2同時(shí)進(jìn)行焊接操作的激光焊接方法的一例的圖。此時(shí)，激光束射出裝置1按使激光束LB振蕩的脈沖周期，相對(duì)配置在工作臺(tái)3上的蓋10a1、10a2，如箭頭C所示交替地改變照射激光束LB的位置而進(jìn)行焊接。也就是激光束射出裝置1不是完成對(duì)蓋10a1的焊接再進(jìn)行對(duì)蓋10a2的焊接，而是對(duì)蓋10a1、10a2同時(shí)進(jìn)行焊接操作。由于驅(qū)動(dòng)檢流計(jì)鏡GM1、GM2的驅(qū)動(dòng)裝置4、5可以使激光束LB的照射位置以最大3000mm/秒(s)的速度進(jìn)行移動(dòng)，因而在激光束LB振蕩的脈沖周期間，可以充分地實(shí)現(xiàn)使照射激光束LB的位置從蓋10a1向蓋10a2移動(dòng)的控制。
具體而言，激光束射出裝置1，首先第一，在蓋10a1的左下照射激光束LB，第二，在蓋10a2的左下照射激光束LB。接著激光束射出裝置1在第一步對(duì)蓋10a1進(jìn)行照射的位置的緊近處，第三，照射激光束LB。激光束射出裝置1從這些位置開始如箭頭F1～F4以及G1～G4所示逆時(shí)針地接連改變照射位置，對(duì)蓋10a1、10a2進(jìn)行焊接操作。
對(duì)上述的激光焊接方法和如圖4所示的對(duì)一個(gè)蓋10a連續(xù)照射激光束LB的一般激光焊接方法進(jìn)行比較(激光束射出裝置1的設(shè)定(脈沖周期以及光束點(diǎn)SP的間隔等)都相同)，在如圖5所示的激光焊接方法中，由于對(duì)蓋10a1、10a2交替照射激光束LB，因而對(duì)于一個(gè)蓋，在單位時(shí)間內(nèi)照射激光束LB的次數(shù)變?yōu)?/2。此時(shí)，雖然對(duì)一個(gè)工件的單位時(shí)間內(nèi)的照射激光束LB的次數(shù)變?yōu)?/2，但是由于對(duì)一個(gè)工件的焊接操作結(jié)束時(shí)，兩個(gè)工件全部的焊接操作也結(jié)束，因而與一般的激光焊接方法相比較，焊接操作所需要的時(shí)間不變。
而且，照射不同的蓋后，返回再次照射蓋時(shí)，在上次照射的位置的緊近處照射激光束LB，因而可以使激光束LB的照射所產(chǎn)生的熱向照射位置的周邊有效地傳遞。
在其他的例子中，激光焊接裝置100可以對(duì)4個(gè)蓋10a1～10a4同時(shí)進(jìn)行焊接操作。圖6是表示對(duì)配置在工作臺(tái)3上的4個(gè)蓋10a1～10a4進(jìn)行焊接的激光焊接方法的一例的圖。此時(shí)，激光射出裝置1相對(duì)蓋10a1～10a4按箭頭C1～C4所示的順序照射激光束LB。具體而言，激光束射出裝置1，首先第一，在位于左上的蓋10a1的左下照射激光束LB，第二，在位于右上的蓋10a2的左下照射激光束LB，第三，在位于右下的蓋10a3的左下照射激光束LB，第四，在位于左下的蓋10a4的左下照射激光束LB。接著，激光射出裝置1返回，對(duì)蓋10a1在第一步照射的位置的旁邊照射激光束LB，對(duì)蓋10a2～10a4也同樣在上次的照射位置的旁邊照射激光束LB。激光束射出裝置1，從這些位置開始逆時(shí)針地接連改變照射位置，對(duì)蓋10a1～10a4進(jìn)行焊接操作。此時(shí)，激光射出裝置1也按照激光束LB振蕩的脈沖周期，改變作為激光束照射的對(duì)照的蓋。
對(duì)圖6所示的激光焊接方法和如圖4所示一般激光焊接方法進(jìn)行比較(激光束射出裝置1的設(shè)定相同)，在如圖6所示的激光焊接方法中，由于對(duì)4個(gè)蓋10a1～10a4順次照射激光束LB，因而對(duì)于一個(gè)蓋，在單位時(shí)間內(nèi)照射激光束LB的次數(shù)變?yōu)?/4。此時(shí)，雖然對(duì)一個(gè)工件的單位時(shí)間內(nèi)的照射激光束LB的次數(shù)變?yōu)?/4，但是由于對(duì)一個(gè)工件的焊接操作結(jié)束時(shí)，4個(gè)工件全部的焊接操作也結(jié)束，因而與一般的激光焊接方法相比較，焊接操作所需要的時(shí)間不變。
在其他例中，激光焊接裝置100可以對(duì)更多的、例如100個(gè)蓋10a1～10a100進(jìn)行焊接操作。圖7是表示對(duì)配置在工作臺(tái)3上的100個(gè)蓋10a1～10a100進(jìn)行焊接的激光焊接方法的一例的圖。如圖所示，蓋10a1～10a100以橫10個(gè)×縱10個(gè)進(jìn)行配置。此時(shí)，激光束射出裝置1，將橫向排列的10個(gè)蓋作為一個(gè)整體同時(shí)進(jìn)行焊接操作，例如對(duì)蓋10a1～10a10同時(shí)進(jìn)行焊接操作，作為一個(gè)整體的10個(gè)蓋的焊接操作結(jié)束后，對(duì)處于下方的10個(gè)蓋進(jìn)行焊接操作。
具體而言，激光束射出裝置1，首先第一，對(duì)蓋10a1照射激光束LB，第二，對(duì)蓋10a2照射激光束LB，……，第九，對(duì)蓋10a9照射激光束LB，第十，對(duì)蓋10a10照射激光束LB。接著，激光射出裝置1返回，對(duì)蓋10a1在第一步照射的位置的旁邊照射激光束LB，對(duì)蓋10a2～10a10也同樣在上次的照射位置的旁邊照射激光束LB。激光束射出裝置1，從這些位置開始逆時(shí)針地接連改變照射位置，對(duì)蓋10a1～10a10進(jìn)行焊接操作。
而且，激光束射出裝置1，在對(duì)蓋10a1～10a10的焊接操作結(jié)束后，對(duì)位于下方的蓋10a11～10a20進(jìn)行焊接操作，在對(duì)蓋10a11～10a20的焊接操作結(jié)束后，同樣地對(duì)位于下方的蓋進(jìn)行焊接操作。此時(shí)，激光射出裝置1也按照激光束LB振蕩的脈沖周期，改變作為激光束照射的對(duì)照的蓋。
對(duì)圖7所示的激光焊接方法和如圖4所示一般激光焊接方法進(jìn)行比較(激光束射出裝置1的設(shè)定相同)，在如圖7所示的激光焊接方法中，由于對(duì)10個(gè)蓋10a1～10a10順次照射激光束LB，因而對(duì)于一個(gè)蓋，在單位時(shí)間內(nèi)照射激光束LB的次數(shù)變?yōu)?/10。此時(shí)，雖然對(duì)一個(gè)工件的單位時(shí)間內(nèi)的照射激光束LB的次數(shù)變?yōu)?/10，但是由于對(duì)一個(gè)工件的焊接操作結(jié)束時(shí)，10個(gè)工件全部的焊接操作也結(jié)束，因而與比較例的激光焊接方法相比較，焊接操作所需要的時(shí)間不變。
如上所述，在本實(shí)施例的激光焊接方法中，對(duì)多個(gè)工件順次照射激光束LB，而不對(duì)一個(gè)工件連續(xù)地照射激光束LB。由此，在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)一個(gè)工件照射激光束LB的次數(shù)減少，因而可以通過(guò)激光束LB有效地使蓋10a的溫度上升至產(chǎn)生適當(dāng)熔融的溫度，并可以防止蓋10a的溫度上升至產(chǎn)生過(guò)度熔融的高溫。也就是根據(jù)本實(shí)施例的激光焊接方法，可以對(duì)蓋10a熱平衡良好地進(jìn)行焊接。由此，根據(jù)本實(shí)施例的激光焊接方法，可以不產(chǎn)生焊接不良而進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮附印?br> 在上述中表示了對(duì)2個(gè)、4個(gè)以及100個(gè)工件進(jìn)行激光焊接的實(shí)施例，但是本發(fā)明的適用并不限定于此。也就是本發(fā)明根據(jù)激光束射出裝置1的能力，可以對(duì)規(guī)定的脈沖周期內(nèi)激光束可以移動(dòng)的范圍內(nèi)所可以配置的個(gè)數(shù)的工件，并列地進(jìn)行激光焊接。
此外，在上述的實(shí)施例中，如圖5～圖7所示，在各工件中，從左下逆時(shí)針地照射激光束，但是各工件內(nèi)的激光束的照射順序不限定于上述的例子。例如也可以從左下順時(shí)針地照射激光束，也可以如左下→右上→右下→左上這樣，對(duì)角線狀地改變激光束的照射位置。而且，各工件的照射激光束順序不同也可以。例如在同時(shí)進(jìn)行激光焊接的多個(gè)工件中，可以對(duì)一個(gè)工件從左下逆時(shí)針照射激光束，對(duì)另一個(gè)工件從右下順時(shí)針地照射激光束。此時(shí)，只要在時(shí)間上連續(xù)進(jìn)行的激光束的照射是對(duì)不同的工件進(jìn)行，就可以抑制各工件的熱(溫度)分布的偏差，不降低操作效率地進(jìn)行穩(wěn)定地激光焊接。
而且在激光焊接的對(duì)象物(在本實(shí)施例中為蓋)中照射激光束的形狀，不限于正方形或者舉行，例如可以沿著圓形。橢圓形、其他彎曲形狀照射激光束LB而進(jìn)行激光焊接的情況也適用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種激光焊接裝置，對(duì)多個(gè)工件照射激光束而進(jìn)行焊接，其特征在于，包括以規(guī)定的脈沖周期射出所述激光束的激光束射出單元、和按所述脈沖周期改變對(duì)所述工件照射所述激光束的位置的照射位置改變單元，所述照射位置改變單元改變照射所述激光束的位置，以在連續(xù)的所述脈沖周期中對(duì)不同的工件照射所述激光束。
2.如權(quán)利要求1所述的激光焊接裝置，其特征在于，所述照射位置改變單元，對(duì)一個(gè)工件照射所述激光束，接著對(duì)與所述一個(gè)工件不同的規(guī)定數(shù)量的工件照射所述激光束，接著再對(duì)所述一個(gè)工件照射所述激光束，以此方式改變照射所述激光束的位置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的激光焊接裝置，其特征在于，所述照射位置改變單元，改變照射所述激光束的位置，以在一個(gè)工件中，在照射所述激光束的位置的緊近處照射下次的激光束。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的激光焊接裝置，其特征在于，所述照射位置改變單元，由檢流計(jì)鏡構(gòu)成。
5.一種激光焊接方法，對(duì)多個(gè)工件照射激光束而進(jìn)行焊接，其特征在于，包括以規(guī)定的脈沖周期射出所述激光束的激光束射出工序、和改變對(duì)所述工件照射所述激光束的位置的照射位置改變工序，在所述照射位置改變工序中，改變照射所述激光束的位置，以在連續(xù)的所述脈沖周期中對(duì)不同的工件照射所述激光束。
全文摘要
一種激光焊接裝置和激光焊接方法，可以不延長(zhǎng)操作時(shí)間而熱平衡良好地對(duì)工件進(jìn)行激光焊接。一種激光焊接裝置，對(duì)多個(gè)工件照射激光束而進(jìn)行焊接，包括以規(guī)定的脈沖周期射出激光束的激光束射出單元、和改變對(duì)工件照射激光束的位置的照射位置改變單元，照射位置改變單元改變照射激光束的位置，以使連續(xù)進(jìn)行的激光照射對(duì)不同的工件進(jìn)行，也就是不對(duì)同一工件連續(xù)地照射激光束。由此，激光焊接裝置，由于使一個(gè)工件在單位時(shí)間內(nèi)照射激光束的次數(shù)減少，因而可以相對(duì)工件熱平衡良好地進(jìn)行焊接。此外，由于可以不延長(zhǎng)激光束的脈沖周期而減少對(duì)一個(gè)工件照射激光束的次數(shù)，該照射次數(shù)減少的部分用于對(duì)其他工件進(jìn)行照射，因而不會(huì)延長(zhǎng)焊接操作所需要的時(shí)間。
文檔編號(hào)B23K26/04GK1781648SQ20051012695
公開日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者星野要二 申請(qǐng)人:日本先鋒公司, 日本先鋒自動(dòng)化公司