JP2017186204A - Welding method of silica glass - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザー光を用いたシリカガラス溶接方法に関する。 The present invention relates to a silica glass welding method using laser light.
レーザー光を用いたシリカガラス溶接方法としては、例えば、特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1に記載のシリカガラス溶接方法は、2枚のシリカガラスを上下方向に積層し、積層したシリカガラスの側方からレーザー光を照射することで、2枚のシリカガラスを溶接するものである。
As a silica glass welding method using laser light, for example, a method described in
上記従来のシリカガラス溶接方法では、積層したシリカガラスの側方からレーザー光を照射するため、レーザー光の位置出しが困難であるという問題があった。また、レーザー光の強度によっては、溶接部以外の部分が溶融したり、溶接部が十分に溶融しなかったりして、溶接不良が生じるという問題があった。 The conventional silica glass welding method has a problem that it is difficult to position the laser beam because the laser beam is irradiated from the side of the laminated silica glass. Further, depending on the intensity of the laser beam, there is a problem that a portion other than the welded portion is melted or the welded portion is not sufficiently melted, resulting in poor welding.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、レーザー光の位置出しが容易で、かつ溶接不良が生じにくいシリカガラス溶接方法を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said situation, The place made into the subject is providing the silica glass welding method which the positioning of a laser beam is easy and it is hard to produce a welding defect.
上記課題を解決するために、本発明に係るシリカガラス溶接方法は、
レーザー光を用いて複数のシリカガラスの溶接面同士を溶接するシリカガラス溶接方法であって、
前記溶接面同士が向かい合うように前記複数のシリカガラスを上下方向に積層する積層工程と、
前記積層工程で積層した前記複数のシリカガラスの上方または下方から前記溶接面の近傍にレーザー光を照射し、前記複数のシリカガラスを切断するとともに、切断時における前記レーザー光の熱の伝達を利用して前記溶接面同士を溶接する切断溶接工程と、を含む
ことを特徴とするシリカガラス溶接方法。
In order to solve the above problems, the silica glass welding method according to the present invention is:
It is a silica glass welding method for welding a plurality of silica glass weld surfaces using laser light,
A laminating step of laminating the plurality of silica glasses in the vertical direction so that the welding surfaces face each other;
Laser light is irradiated from above or below the plurality of silica glasses laminated in the laminating step to the vicinity of the welding surface to cut the plurality of silica glasses and use heat transfer of the laser light at the time of cutting. And a cutting welding step of welding the weld surfaces to each other.
上記シリカガラス溶接方法は、
前記溶接面を研磨して平坦化する平坦化工程を、前記積層工程の前に含む
ことが好ましい。
The silica glass welding method is:
It is preferable that a flattening step of polishing and flattening the welding surface is included before the laminating step.
上記シリカガラス溶接方法は、
前記切断溶接工程において、クランプ部材により前記複数のシリカガラスを上下方向からクランプし、前記溶接面に圧力を加える
ことが好ましい。
The silica glass welding method is:
In the cutting and welding step, it is preferable that the plurality of silica glasses are clamped from above and below by a clamp member and pressure is applied to the welding surface.
本発明によれば、レーザー光の位置出しが容易で、かつ溶接不良が生じにくいシリカガラス溶接方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the positioning of a laser beam can be performed easily and the silica glass welding method which cannot produce a welding defect easily can be provided.
以下、図1を参照して、本発明に係るシリカガラス溶接方法の実施形態について説明する。なお、本発明におけるシリカガラスは、二酸化珪素を主成分とするガラスであり、石英ガラスのみならず、石英ガラスよりも二酸化珪素の含有量が小さいガラスを含む。 Hereinafter, an embodiment of a silica glass welding method according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the silica glass in this invention is a glass which has silicon dioxide as a main component, and contains not only quartz glass but the glass whose content of silicon dioxide is smaller than quartz glass.
本発明の一実施形態に係るシリカガラス溶接方法は、レーザー光を用いて複数(本実施形態では、4枚)のシリカガラス1〜4の溶接面1a〜4b同士を溶接するものであり、平坦化工程と、積層工程と、切断溶接工程とを含む。
The silica glass welding method according to an embodiment of the present invention welds a plurality of (in the present embodiment, four)
平坦化工程は、シリカガラス1〜4の溶接面1a〜4bを研磨して平坦化する工程である。平坦化工程が必要な理由は、溶接面1a〜4bが平坦でない場合、例えば、すりガラスのように表面に凹凸が形成されている場合、切断溶接工程において熱の伝達が不十分になり、溶接不良が生じるからである。したがって、溶接面1a〜4bが平坦な場合、平坦化工程は省略することができる。
The flattening step is a step of polishing and flattening the weld surfaces 1a to 4b of the
積層工程は、溶接面1a〜4b同士が向かい合うようにシリカガラス1〜4を上下方向に積層する工程である。本実施形態では、図1(A)に示すように、溶接面1a,2a同士が向かい合い、かつ溶接面1b,3a同士が向かい合うように、シリカガラス1の上にシリカガラス2,3を積層するとともに、溶接面2b,4a同士が向かい合い、かつ溶接面3b,4b同士が向かい合うように、シリカガラス2,3の上にシリカガラス4を積層する。
The laminating step is a step of laminating the
切断溶接工程は、レーザー光によりシリカガラス1〜4を切断するとともに、切断時におけるレーザー光の熱の伝達を利用して溶接面1a〜4b同士を溶接する工程である。レーザー光は、例えば、石英ガラスの切断に使用する炭酸ガスレーザーのレーザー光を用いることができる。
The cutting and welding process is a process of cutting the
切断溶接工程では、まず、積層工程で積層したシリカガラス1〜4の上方または下方(本実施形態では、上方)から溶接面1a〜4bの近傍(外側)にレーザー光を照射し、次いで、レーザー光を図面の奥行き方向に移動させる。これにより、シリカガラス1〜4の切断と溶接が同時に行われる。
In the cutting and welding process, first, laser light is irradiated on the vicinity (outside) of the welding surfaces 1a to 4b from above or below (in this embodiment, above) the
レーザー光をシリカガラス1〜4に照射する際、レーザー光の中心が切断線よりもわずかに外側になるように、レーザー光の位置出しをすることが好ましい。レーザー光の中心は熱エネルギーが大きく、レーザー光の中心を切断線に一致させると、熱エネルギーで溶接面1a〜4bが昇華してしまうおそれがあるからである。一方、レーザー光の中心近傍の熱エネルギーは、レーザー光の中心の熱エネルギーよりも小さいため、溶接面1a〜4bに当たっても、溶接面1a〜4bが昇華してしまう可能性は低い。
When irradiating the
すなわち、切断溶接工程では、レーザー光の中心の熱エネルギーによりシリカガラス1〜4を切断(昇華)し、レーザー光の中心近傍の熱エネルギーにより溶接面1a〜4b同士を溶接する。レーザー光の中心近傍の熱エネルギーは、溶接面1a〜4bを伝達し、溶接面1a〜4bを昇華させることなく溶融させる。切断溶接工程後の製品(シリカガラス1〜4)は、図1(B)のようになる。
That is, in the cutting and welding process, the
また、切断溶接工程では、クランプ部材によりシリカガラス1〜4を上下方向からクランプし、溶接面1a〜4bに圧力を加えることが好ましい。これにより、溶接面1a〜4bの密着性が向上し、レーザー光の熱エネルギーが溶接面1a〜4bを伝達しやすくなるので、溶接不良が生じにくくなる。 Moreover, in a cutting welding process, it is preferable to clamp silica glass 1-4 from a vertical direction with a clamp member, and to apply a pressure to welding surface 1a-4b. Thereby, since the adhesiveness of the welding surfaces 1a-4b improves and the thermal energy of a laser beam becomes easy to transmit the welding surfaces 1a-4b, it becomes difficult to produce a welding defect.
結局、本実施形態に係るシリカガラス溶接方法によれば、シリカガラス1〜4の上方または下方からレーザー光を照射すればよいので、従来の方法と比較して、レーザー光の位置出しが容易になる。なお、従来の方法では、専用の治具を使用することで、位置出しが容易になるが、その分コストの増加を招く。
After all, according to the silica glass welding method according to the present embodiment, it is only necessary to irradiate the laser light from above or below the
また、本実施形態に係るシリカガラス溶接方法では、従来の方法のようにレーザー光を溶接部に直接照射して溶接するのではなく、切断時におけるレーザー光の熱の伝達を利用して溶接する。このため、本実施形態に係るシリカガラス溶接方法によれば、従来の方法と比較して、溶接不良が生じにくくなる。 Further, in the silica glass welding method according to the present embodiment, the welding is not performed by directly irradiating the welded portion with the laser beam as in the conventional method but using the heat transfer of the laser beam at the time of cutting. . For this reason, according to the silica glass welding method which concerns on this embodiment, compared with the conventional method, it becomes difficult to produce a welding defect.
以上、本発明に係るシリカガラス溶接方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although embodiment of the silica glass welding method which concerns on this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment.
本発明に係るシリカガラス溶接方法は、溶接面が平坦であれば、溶接面以外の部分が湾曲したシリカガラスの溶接にも適用することができる。例えば、図2に示すシリカガラス2,3,5,6の溶接にも適用することができる。シリカガラス5は、平坦な溶接面(または平坦化工程において平坦化された溶接面)5a,5bを有し、シリカガラス6は、平坦な溶接面(または平坦化工程において平坦化された溶接面)6a,6bを有する。
If the welding surface is flat, the silica glass welding method according to the present invention can be applied to the welding of silica glass in which a portion other than the welding surface is curved. For example, the present invention can also be applied to welding of
図2に示すシリカガラス2,3,5,6を溶接する場合、積層工程においては、溶接面2a,5a同士が向かい合い、かつ溶接面3a,5b同士が向かい合うように、シリカガラス5の上にシリカガラス2,3を積層するとともに、溶接面2b,6a同士が向かい合い、かつ溶接面3b,6b同士が向かい合うように、シリカガラス2,3の上にシリカガラス6を積層する。切断溶接工程では、積層したシリカガラス2,3,5,6の上方または下方からレーザー光を照射することにより、シリカガラス2,3を切断線において切断するとともに、切断時におけるレーザー光の熱の伝達を利用してシリカガラス2,3,5,6の溶接面2a〜3b,5a〜6b同士を溶接する。
When the
レーザー光は、シリカガラスの溶接と切断とを同時に行うことができるのであれば、炭酸ガスレーザー以外のレーザー光を用いることができる。例えば、YAGレーザーのレーザー光を用いることができる。 As the laser beam, a laser beam other than a carbon dioxide laser can be used as long as the silica glass can be welded and cut simultaneously. For example, a YAG laser beam can be used.
上記実施形態では、4枚のシリカガラス1〜4を溶接しているが、本発明に係るシリカガラス溶接方法は、2枚のシリカガラスの溶接、3枚のシリカガラスの溶接、または5枚以上のシリカガラスの溶接にも適用できる。
In the above embodiment, four
また、本発明に係るシリカガラス溶接方法は、レーザー光の強度、レーザー光の移動速度、レーザー光の焦点距離等を適宜調整することで、任意の形状・厚みのシリカガラス同士を溶接することができる。 Moreover, the silica glass welding method according to the present invention can weld silica glass having any shape and thickness by appropriately adjusting the intensity of laser light, the moving speed of laser light, the focal length of laser light, and the like. it can.
1〜6 シリカガラス
1a〜6b 溶接面
1-6 Silica glass 1a-6b Welding surface
Claims (3)
前記溶接面同士が向かい合うように前記複数のシリカガラスを上下方向に積層する積層工程と、
前記積層工程で積層した前記複数のシリカガラスの上方または下方から前記溶接面の近傍にレーザー光を照射し、前記複数のシリカガラスを切断するとともに、切断時における前記レーザー光の熱の伝達を利用して前記溶接面同士を溶接する切断溶接工程と、を含む
ことを特徴とするシリカガラス溶接方法。 It is a silica glass welding method for welding a plurality of silica glass weld surfaces using laser light,
A laminating step of laminating the plurality of silica glasses in the vertical direction so that the welding surfaces face each other;
Laser light is irradiated from above or below the plurality of silica glasses laminated in the laminating step to the vicinity of the welding surface to cut the plurality of silica glasses and use heat transfer of the laser light at the time of cutting. And a cutting welding step of welding the weld surfaces to each other.
ことを特徴とする請求項1に記載のシリカガラス溶接方法。 The silica glass welding method according to claim 1, further comprising a flattening step of polishing and flattening the welding surface before the laminating step.
ことを特徴とする請求項1または2に記載のシリカガラス溶接方法。 The silica glass welding method according to claim 1 or 2, wherein in the cutting and welding step, the plurality of silica glasses are clamped from above and below by a clamp member, and pressure is applied to the welding surface.
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