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JPS6032552B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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JPS6032552B2 - Laser processing equipment - Google Patents

Laser processing equipment

Info

Publication number
JPS6032552B2
JPS6032552B2 JP53024099A JP2409978A JPS6032552B2 JP S6032552 B2 JPS6032552 B2 JP S6032552B2 JP 53024099 A JP53024099 A JP 53024099A JP 2409978 A JP2409978 A JP 2409978A JP S6032552 B2 JPS6032552 B2 JP S6032552B2
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JP
Japan
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welding
laser
laser beam
pulse
metal
Prior art date
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Expired
Application number
JP53024099A
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JPS54116357A (en
Inventor
宏 三浦
康洋 山岡
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6032552B2 publication Critical patent/JPS6032552B2/en
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  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本考案は複数校の金属板を横層した構造を有する各種電
磁部品等の任意の板厚の各金属板間を、光学的な枚数検
出機構を使用することによって、あらかじめ設定した任
意の枚数毎に自動的に溶接することを可能にした金属積
層板のレーザ自動溶接機に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention uses an optical number detection mechanism to detect the distance between metal plates of arbitrary thickness in various electromagnetic components having a structure in which multiple metal plates are layered horizontally. The present invention relates to an automatic laser welding machine for metal laminates that is capable of automatically welding a preset number of sheets.

従来、電磁部品等における金属積層板の積層構造は第1
図に示すように、複数校の金属板1を複数個のリベット
5によってかしせた構造、もしくは第2図に示すように
所要の金属積層枚数毎に、金属板2と同形状の合成樹脂
板(または異種金属板)等のスべ−サ6を挿入し、接着
剤によって接着する構造を有するものが多い。
Conventionally, the laminated structure of metal laminates in electromagnetic parts, etc.
As shown in the figure, a structure in which a plurality of metal plates 1 are riveted with a plurality of rivets 5, or a synthetic resin of the same shape as the metal plate 2 for each required number of laminated metal sheets as shown in Figure 2. Many have a structure in which a spacer 6 such as a plate (or a dissimilar metal plate) is inserted and bonded with an adhesive.

前者の場合、積層工程の自動化が困難であり、金属板の
板厚、枚数に合わせた種々のりペットが必要である他、
小形の部品に対して適用することが困難である等の欠点
を有している。後者はスべ−サが必要であることおよび
所要の金属積層枚数毎にスべ−サを挿入する工程が必要
となり、特に金属板が薄い場合、枚数の検出誤差が大き
い等の欠点を有する。さらに接着剤を使用するため、生
産の自動化が困難であり、接着剤の乾燥に相当な時間を
要していた。また、従来の溶接方法によって金属板を溶
接する場合、溶接による金属板に対する熱影響が大きく
、溶接部分を微細化することが困難なことに起因する金
属積層板の磁気特性の劣化が著しく、実用化は困難な実
状であった。本発明はかかる点に鑑み、金属板の枚数検
出機構としてレーザ光のような可千渉性を有する光を微
小スポットに集光し、金属板を整列し重ね合わせた金属
積層板の端面上に照射せしめ、レーザ光、あるいは金属
積層板を金属板の板厚方向に走行させながら、前記レー
ザ光の各金属板端面からの反射光を受光素子によって検
出するもである。
In the former case, it is difficult to automate the lamination process, and various adhesives are required depending on the thickness and number of metal plates.
It has drawbacks such as difficulty in applying it to small parts. The latter requires a spacer and a step of inserting a spacer for each required number of laminated metal sheets, and has drawbacks such as a large error in detecting the number of sheets, especially when the metal plates are thin. Furthermore, since adhesive is used, it is difficult to automate production, and it takes a considerable amount of time to dry the adhesive. In addition, when welding metal plates using conventional welding methods, the thermal effect on the metal plates due to welding is large, and the magnetic properties of metal laminates deteriorate significantly due to the difficulty of making the welded parts finer. The actual situation was difficult. In view of this, the present invention has a mechanism for detecting the number of metal plates, which focuses beams with cross-cutting properties such as laser beams onto a minute spot, and focuses the metal plates onto the end face of a metal laminate made by aligning and overlapping the metal plates. While the laser beam or the metal laminated plate is traveling in the thickness direction of the metal plate, the reflected light of the laser beam from the end face of each metal plate is detected by a light receiving element.

この方法によれば、重ね合せた金属積層板の端面上にお
いて、各金属板端面は、レーザ光の反射率が高く、各金
属板端面間の境界部分は反射率が低いため、各金属板の
枚数に対応して変調を受けた反射レーザ光が得られるた
め、この反射光の強弱を受光素子を介して電気的パルス
に交換できる。このパルスは整形、計数することによっ
て「任意に設定された金属板の枚数に対応した電気的パ
ルス変換される。このパルスによって溶接用の熱源であ
る熔援用レーザ光を開閉せしめ、整列された複数枚の金
属積層板をあらかじめ任意に設定された枚数毎に自動的
に溶接することができる。以下に示す一実施例によって
本発明を詳細に説明する。第3図は本発明によるレーザ
自動熔接機の概略を示しており、定速度で矢印7の方向
に移動する移動テーブル8上の拾臭9内に複数枚の金属
板3が収容されている。
According to this method, on the end faces of stacked metal laminates, each metal plate end face has a high reflectance of the laser beam, and the boundary portion between each metal plate end face has a low reflectance. Since reflected laser light modulated in accordance with the number of sheets is obtained, the strength of this reflected light can be exchanged into electrical pulses via the light receiving element. By shaping and counting, these pulses are converted into electrical pulses corresponding to the arbitrarily set number of metal plates.This pulse opens and closes the welding laser beam, which is the heat source for welding, and It is possible to automatically weld metal laminates in predetermined numbers.The present invention will be explained in detail with reference to an embodiment shown below.Figure 3 shows a laser automatic welding machine according to the present invention. A plurality of metal plates 3 are housed in an odor pickup 9 on a moving table 8 that moves in the direction of an arrow 7 at a constant speed.

枚数検出用のHe−Neレーザ発振器奪0から発せられ
たレーザ光亀1‘ま100%反射率のミラー憲3によっ
て下方に反射され、ハーフミラー16および集光レンズ
16を通して金属板3の端面18または境界部分19に
照射される。端面18からの反射光は、再び集光レンズ
16を通り、ハーフミラー15によって反射され受光素
子201こより検出されるがL境界部分19からの反射
光は異方向に反射されるため受光素子20の受光量は小
さく、信号の強弱によって金属板数をカウントすること
ができる。超音波Qスイッチ素子をレーザ共振器内に内
蔵した溶接用レーザとしてのCW発振のNd:YAGレ
ーザ装置21から発せられたレーザ光12は100%反
射率のミラー14によって下方に反射され、集光レンズ
17を通してレーザピーム23として前記検出用レーザ
光22と同一の金属板3の端面18に照射される。以上
の構造において複数の金属板3を前記検出用レーザ光2
2および溶接用レーザ光23に対し、矢印7の方向に走
行させることにより、受光素子201こ検出される検出
パルスは第4図に示すように、金属板4の板厚に対応し
た検出パルス24として出力される。この検出パルスを
第5図に示す制御回路の同期パルス発生回路に加え検出
パルス24に同期した同期パルス25を発生させた後、
この同期パルス25よりt時間遅れた遅延パルス26を
得る。この時間tの大きさは金属板4の板厚の約i′2
に相当する金属積層板の移動時間とするのが適切である
。この遅延パルス26はパルス計数回路に入力されると
パルス計数回路は予め設定された金属板の枚数分に相当
するパルス、この実施例でではパルスの教えはじめおよ
び3パルスを教え終った時点で計数パルス27を発生す
る。この計数パルスはフリツプフロツプ回路に加えられ
、フリツプフロツプ回路の出力パルス28は超音波Qス
イッチ素子を駆動する駆動パルスとなる。このQスイッ
チ駆動パルス28により第3図に示す溶接用レーザ発振
器21内の超音波Qスイッチ素子を駆動することができ
、第3図に示すごと〈、任意の枚数分に相当する金属坂
間の溶接を自動的に行うことができる。なお29はしー
ザ光23を受けてできた溶接の軌跡である。なお、上記
実施例は3枚の金属板を溶接する場合を示しているが、
任意の枚数に対する設定は計数回路の変更または切替に
より容易に行なうことができる。また第4図における遅
延パルス26の時間tについては第3図に示す検出用レ
ーザ光22の照射位置を溶接用レーザ光23に対し時間
tに相当する距離だけ遅らせることによっても容易に行
なうことができ、この場合には遅延回路は必要としない
。以上のように本発明によれば、金属板の枚数検出用と
してレーザ光を用いることにより、数〃m程度の板厚を
有する金属板に対して検出誤差なく枚数を計数すること
ができ、任意に設定された枚数毎の金属板間溶接を誤り
なく、かつ迅速に行なうことができる。また「本発明に
おいては枚数検出および溶接にレーザ光を使用している
ため、枚数検出、溶接ともすべて非接触で行なわれるこ
とから複数枚の金属板を収容した複数個の治具を移動テ
ーブル上に搭載し、移動テーブルを自動的に操作するこ
とによって非常に多くの金属板の溶接を可能にし得るレ
ーザ自動溶接機を構成することができる。このような構
成によるレーザ自動溶接機においては、従来のように任
意枚数毎の金属板間に挿入するスベーサ「およびスベー
サの挿入工程も不要であり、本装置を使用する作業者は
、複数枚の金属板を収容した治具を移動テーブル上に設
置し、走行ボタンを押すことによってすべて自動的に溶
接作業を遂行することができる。本発明の実施例におい
ては、溶接用レーザ光の光源として連続発振のNd:Y
AGレーザを使用しているが、パルス励起型レーザまた
は炭酸ガスレーザ等を溶接用レーザとして使用してもよ
いことは明白である。
A laser beam 1' emitted from a He-Ne laser oscillator for detecting the number of sheets is reflected downward by a mirror holder 3 with a 100% reflectance, and passes through a half mirror 16 and a condensing lens 16 to an end face 18 of the metal plate 3. Alternatively, the boundary portion 19 is irradiated. The reflected light from the end face 18 passes through the condensing lens 16 again, is reflected by the half mirror 15, and is detected by the light receiving element 201. However, the reflected light from the L boundary portion 19 is reflected in a different direction, so that it is not detected by the light receiving element 20. The amount of light received is small, and the number of metal plates can be counted based on the strength of the signal. A laser beam 12 emitted from a CW oscillation Nd:YAG laser device 21, which is a welding laser with an ultrasonic Q-switch element built into a laser resonator, is reflected downward by a mirror 14 with a 100% reflectance and condensed. The laser beam 23 is irradiated through the lens 17 onto the end surface 18 of the same metal plate 3 as the detection laser beam 22 . In the above structure, a plurality of metal plates 3 are exposed to the detection laser beam 2.
2 and the welding laser beam 23 are caused to travel in the direction of the arrow 7, the detection pulse detected by the light receiving element 201 is the detection pulse 24 corresponding to the thickness of the metal plate 4, as shown in FIG. is output as After adding this detection pulse to the synchronization pulse generation circuit of the control circuit shown in FIG. 5 and generating a synchronization pulse 25 synchronized with the detection pulse 24,
A delayed pulse 26 delayed by t time from this synchronizing pulse 25 is obtained. The size of this time t is approximately i'2 of the thickness of the metal plate 4.
It is appropriate to set the moving time of the metal laminate corresponding to . When this delayed pulse 26 is input to the pulse counting circuit, the pulse counting circuit counts the pulses corresponding to the preset number of metal plates. A pulse 27 is generated. This counting pulse is applied to a flip-flop circuit, and the output pulse 28 of the flip-flop circuit becomes a drive pulse for driving the ultrasonic Q-switch element. This Q-switch drive pulse 28 can drive the ultrasonic Q-switch element in the welding laser oscillator 21 shown in FIG. 3, and as shown in FIG. can be done automatically. Note that 29 is a welding trajectory created by receiving the laser beam 23. In addition, although the above example shows the case where three metal plates are welded,
Setting for an arbitrary number of sheets can be easily performed by changing or switching the counting circuit. The time t of the delayed pulse 26 in FIG. 4 can also be easily achieved by delaying the irradiation position of the detection laser beam 22 shown in FIG. 3 with respect to the welding laser beam 23 by a distance corresponding to the time t. In this case, no delay circuit is required. As described above, according to the present invention, by using a laser beam for detecting the number of metal plates, it is possible to count the number of metal plates having a thickness of several meters without detection error. Welding between metal plates for each set number of metal plates can be performed quickly and without error. Furthermore, ``In the present invention, since a laser beam is used for the number detection and welding, both the number detection and welding are performed without contact, so multiple jigs containing multiple metal plates can be moved on a moving table. It is possible to construct an automatic laser welding machine that can weld a large number of metal plates by installing the machine on the machine and automatically operating the moving table. There is no need to insert a smoother between any number of metal plates, and the process of inserting a smoother is also unnecessary, and the operator using this device can simply place a jig containing multiple metal plates on a moving table. All welding work can be performed automatically by pressing the run button.In the embodiment of the present invention, continuous wave Nd:Y is used as the light source of the welding laser light.
Although an AG laser is used, it is clear that a pulse excitation laser, a carbon dioxide laser, or the like may be used as the welding laser.

しかし金属板に対する熱影響を最小にし、金属板の磁気
特性の劣化を最小限に留めたい場合には溶接部分を非常
に微細化する必要があり、レーザ光のスポット径を4・
さくするためには比較的波長が短かく「出力の大きいレ
ーザ光が適切である。この溶接用レーザ光を開閉させる
ためのQスイッチについて本実施例では超音波Qスイッ
チを使用しているが、振動鏡Qスイッチ、ポックルスQ
スイッチ等でもよく、その他、機械的シャッターや共振
器外に設けられた各種の光シャッターでもよいことは明
白である。枚数検出用レーザ光の光源としては板厚の薄
い金属板に対してはしーザ光のスポット径を微小にする
必要があり、比較的波長の短かし、レーザ光が適切であ
る。また枚数検出用のレーザ光は本実施例に示すように
、溶接用レーザ光と個別の光学系によって構成すること
もできるが、共通の光学系を使用することも可能である
。また、枚数検出用レーザ光を溶接用レーザ光に対し直
角方向、または垂直方向(第3図における下方向)から
照射してもよい。なお枚数検出用の光源として発光ダイ
オードWランプ等を用いてもよい。本発明における溶接
物は単に金属板としているが、溶接による金属板の磁気
特性の劣化をより小さくするには金属板の表面に酸化皮
膜を生成させることが適切である。
However, if you want to minimize the thermal effect on the metal plate and the deterioration of the magnetic properties of the metal plate, it is necessary to make the welded part extremely fine, and the spot diameter of the laser beam should be reduced to 4.
In order to reduce the welding temperature, it is appropriate to use a laser beam with a relatively short wavelength and high output.In this example, an ultrasonic Q-switch is used to open and close this welding laser beam. Vibrating mirror Q switch, Pockles Q
It is obvious that a switch or the like may be used, as well as a mechanical shutter or various optical shutters provided outside the resonator. As a light source for the laser beam for detecting the number of sheets, it is necessary to make the spot diameter of the laser beam very small for thin metal plates, so a laser beam with a relatively short wavelength is appropriate. Further, as shown in this embodiment, the laser beam for detecting the number of sheets can be configured by a separate optical system from the welding laser beam, but it is also possible to use a common optical system. Further, the number-of-sheets detection laser light may be irradiated from a direction perpendicular to the welding laser light or from a vertical direction (downward in FIG. 3). Note that a light emitting diode W lamp or the like may be used as a light source for detecting the number of sheets. Although the welded object in the present invention is simply a metal plate, in order to further reduce the deterioration of the magnetic properties of the metal plate due to welding, it is appropriate to form an oxide film on the surface of the metal plate.

以上のように「本発明は金属坂間の溶接を迅速かつ自動
的に行なうことができるため、本発明を使用することに
よって大幅に生産性を向上させ、工数を削減することが
できるものであり、その実用効果は大なるものである。
図面の簡単な説明第1図、第2図は従来の工法を示す斜
視図、第3図は本発明による一実施例を示す斜視図、第
4図、第5図はそれぞれ本発明による枚数検出方法を示
すパルス波形およびブロック回路図である。
As mentioned above, ``Since the present invention can quickly and automatically weld between metal slopes, the use of the present invention can significantly improve productivity and reduce man-hours. Its practical effects are great.
Brief Description of the Drawings Figures 1 and 2 are perspective views showing the conventional construction method, Figure 3 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, and Figures 4 and 5 are number detection according to the present invention. FIG. 6 is a pulse waveform and block circuit diagram illustrating the method.

1〜4・・・・・・金属板、5・・…・リベット、6.
.・・.・スベーサ、7・・・・・・矢印、8…・・・
移動テーフル、9・・・・・・俗臭、10・…・・枚数
検出用レーザ発振器、11〜12……レーザ光、13〜
14……100%ミラー、15・・・・・・ハーフミラ
ー、16〜17…・・・集光レンズ、18…・・・端面
、19・・…・境界部分、20・・・・・・受光素子、
21・・・・・・溶接用レーザ発振器、22・・・…検
出用レーザ光、23……溶接用レーザ光、24…・・・
検出パルス、25…・・・同期パルス、26・・・・・
・遅延パルス、27…・・・計数パルス、28・・・・
・・Qスイッチ駆動パルス。
1-4...Metal plate, 5...Rivet, 6.
..・・・.・Subesa, 7...Arrow, 8...
Moving tabletop, 9... vulgar smell, 10... laser oscillator for number detection, 11-12... laser light, 13-
14...100% mirror, 15...Half mirror, 16-17...Condensing lens, 18...End face, 19...Boundary portion, 20... Light receiving element,
21... Laser oscillator for welding, 22... Laser light for detection, 23... Laser light for welding, 24...
Detection pulse, 25...Synchronization pulse, 26...
・Delay pulse, 27...Counting pulse, 28...
...Q switch drive pulse.

第1図 第2図 第3図 第4図 第5図Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 溶接用レーザ装置と、レーザ光の開閉手段とを含み
金属部材個片を積重ねた積層金属部材を溶接するレーザ
加工装置において、前記積層金属部材端面に照射して得
られる反射光を検出して前記金属部材個片数を検出する
光学装置を含みこの光学装置の出力信号によつて前記開
閉手段段を制御し、前記金属部材個片を所定の枚数毎に
自動的に溶接することを特徴とするレーザ加工装置。
1. In a laser processing device for welding a laminated metal member in which individual pieces of metal members are stacked, which includes a welding laser device and a laser beam opening/closing means, detecting reflected light obtained by irradiating the end face of the laminated metal member. It is characterized by comprising an optical device for detecting the number of pieces of the metal member, and controlling the opening/closing means stage based on an output signal of the optical device to automatically weld the pieces of the metal member every predetermined number. Laser processing equipment.
JP53024099A 1978-03-02 1978-03-02 Laser processing equipment Expired JPS6032552B2 (en)

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JPS54116357A JPS54116357A (en) 1979-09-10
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60251611A (en) * 1984-05-29 1985-12-12 Canon Electronics Inc Manufacture of seat coil
JPH0683960U (en) * 1993-05-14 1994-12-02 住友エール株式会社 Air heater Preheating engine startability improvement circuit

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