JP4848297B2 - 外周体の周期構造体加工方法と外周体の周期構造体加工装置 - Google Patents
外周体の周期構造体加工方法と外周体の周期構造体加工装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4848297B2 JP4848297B2 JP2007037964A JP2007037964A JP4848297B2 JP 4848297 B2 JP4848297 B2 JP 4848297B2 JP 2007037964 A JP2007037964 A JP 2007037964A JP 2007037964 A JP2007037964 A JP 2007037964A JP 4848297 B2 JP4848297 B2 JP 4848297B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- outer peripheral
- peripheral body
- femtosecond laser
- periodic structure
- rotating cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
第1に、請求項1〜8において、外周体の三次元曲面にナノ単位の周期構造体を加工する方法と装置は、フェムト秒レーザ発振器から発射される直線偏光のフェムト秒レーザは、第一回転筒体内に導かれ、これに備えた第一回転筒体内の光学偏光素子となるλ/2板で上記フェムト秒レーザが直線偏光され、更に、上記第一回転筒体に回転可能とした第二回転筒体内の集光レンズと反射ミラーとによりフェムト秒レーザを集光しつつ外径方向に進むフェムト秒レーザとなる。これで、フェムト秒レーザは、上記反射ミラーの外周にチャック手段で把持された外周体に照射される。ここで、上記第一回転筒体を上記第二回転筒体の1/2の回転量で両筒体を回転駆動手段により回転駆動させ、上記外周体を上記反射ミラーの外周囲に自転停止状態で公転させると、上記外周体の外周面に微細周期性溝(例えば、溝幅=数百nm)が同一方向に整列加工される。
更に、上記加工において、外周体を把持するチャック手段をZ軸駆動手段により第二回転筒体の軸芯方向へ連続移動または間欠移動させることにより、上記フェムト秒レーザが外周体に所定幅だけ照射される。これで、外周体(丸棒体または円筒体または多角体等の加工対象物の意味)には、微細周期性溝が同一方向に所定幅だけ整列加工されることになる。また、その加工方法も簡単な加工装置で実行される。
更に、上記加工において、外周体をチャック手段で把持し、このチャック手段をZ軸駆動手段により軸芯方向へ連続移動または間欠移動させると、上記フェムト秒レーザが外周体に所定幅だけ照射される。これで、外周体には、微細周期性溝が同一方向に所定幅だけ整列加工されることになる。また、その加工方法も簡単な加工装置で実行される。
更に、球体の加工において、球体に対するフェムト秒レーザの照射ポイントの移動は、球体を、球体の片側縁から始まり他側縁へと1ピック送りしつつ球体の外径方向に往復移動させたり、球体の頂部から外周に向けて渦巻き状に円周径を広げる旋回移動させることにより、球体が加工される。尚、レーザ加工ヘッドを移動させても良い。
させることで外周体Wの外周面に一様な方向(図示では、外周体Wの軸芯方向にほぼ向けて整列させた方向)に微細周期性溝KMが加工される。(図6と図7を参照)
先ず、上記外周体Wの周期構造体加工方法は、レーザ加工ヘッド20において、λ/2板PとホモジナイザーH1と反射ミラーMとの作用を受けて外周体Wに向けてフェムト秒レーザLOを照射して微細周期性溝KMが加工される。即ち、図2〜図4,図7に示すように、レーザ出力部20Aは、支持体40に第一回転筒体41と第二回転筒体49とを備え、第一回転筒体41のλ/2板Pにフェムト秒レーザ光LOを通過させホモジナイザーH1でエネルギー分布が改善された制御可能な直線偏光となる。続いて、上記第二回転筒体49の反射ミラーMによりフェムト秒レーザLOが回転軸線O1の方向から外径方向の外周に向けて進み、外周体Wの外周面W1に向けて照射される。このとき、上記第一回転筒体41と第二回転筒体49とが回転駆動手段SDにより回転θ3(θp,θh)される。即ち、図6の作用説明図に示すように、第二回転筒体49が1回転θ3されるに際して、上記λ/2板Pを上記反射ミラーの1/2の回転量で両筒体を回転させるとともに、上記チャック手段に把持された外周体Wは、Y軸駆動手段5及びX軸駆動手段30で合成移動されることで、上記反射ミラーの外周囲の一定の半径位置に自転停止状態で公転θ2させる。これで、上記フェムト秒レーザLOは、上記外周体Wが上記反射ミラーの外周囲を公転するとき、その外周面W1の全周に照射してナノ周期構造の微細周期性溝KMを同一方向に整列加工する。
上記ワーク制御テーブル3は、上記第1の実施の形態と同一であるが、再度説明をする。即ち、上記ワーク制御テーブル3は、外周体Wをチャック手段7で把持または解放しX軸方向(図示の前後方向)に移動させるX軸駆動手段30と、これに搭載されて外周体WをZ軸方向(図示の左右方向)に移動させるZ軸駆動手段9と、このZ軸駆動手段9上のコラム9Aに搭載されてY軸方向(図示の上下方向)に移動させるY軸駆動手段5と、この前壁面に配置され上記チャック手段7を回転するワーク回転駆動部5Aとからなる。しかして、上記外周体Wは、上記レーザ出力部20Aの軸芯(回転中心)O1に対してその軸芯(回転中心)O2を一致させるべく、Y軸駆動手段5と、これを左右X軸の方向に移動させるX軸駆動手段30との合成された微動送りで位置合わせが行われる。また、上記レーザ出力部20Aに対する外周体Wの挿入深さ位置ZAは、上記X軸駆動手段30に搭載されたZ軸駆動手段9を前後方向となる−Z軸方向(図示の左側方向)又は+Z軸方向(図示の右側方向)へ微動させて行う。更に、上記外周体Wを、上記レーザ加工ヘッド20の先端における内筒49Bの外周でフェムト秒レーザLOの照射を受けながら回転ROさせるには、ワーク回転駆動部5A内の回転制御モータMMによりチャック手段7を回転駆動させて行われる。上記上下のY軸と左右のX軸と前後のZ軸の各駆動は、ガイドレール部材G1, G2, G3とY軸送りのモータM1及びZ軸送りのモータM2,X軸送りのモータM3により行われる。上記ワーク制御テーブル3やその他のユニット10,20,等は、上記制御手段200により制御される。尚、その他の部材の詳細構成は、上記第1の実施の形態の周期構造体加工装置100と、同一符号を付して説明を省略する。
更に、図20は、図19の球体W3の加工において、上記球体に対するフェムト秒レーザLOの照射ポイントPOを、球体の片側縁e1から始まり他側縁e2へと1ピック送りしつつ球体の外径方向に往復移動させるべく、球体またはレーザ加工ヘッドを往復移動軌跡K5で移動させるこにより加工される。その制御は、球体W3を移動させる時は、ワーク回転駆動部5Aに備えるチャック手段7をX軸駆動手段30とY軸駆動手段5とによる合成移動で実施される。尚、上記フェムト秒レーザLOの焦点深度を長く・深く採ることにより、反射ミラーから球体表面までの照射距離r1が変化しても、正確な周期構造体が加工される。また、球体を固定し、レーザ加工ヘッド20を移動させても良い。尚、図21に加工された球体の写真を示す。加工面から光屈折による虹が確認できる。
2 基盤
3 ワーク制御テーブル
5 Y軸駆動手段
5A ワーク回転駆動部
7 把持具
9 Z軸駆動手段
9A 垂直台
10 フェムト秒レーザ発振器
10A レーザ発生部
10B ファイバーレーザ発振器
10C パルスストレッチャー
10D Ti:sapphire再生増幅器
10E パルスコンプレッサー
10F レーザパワー減衰器
10G 励起用パルスグリーンレーザ
10H 電源制御部
10I 筐体温度安定化用冷却装置
20 レーザ加工ヘッド
20A レーザ出力部
30 X軸駆動手段
40 支持体
41 第一回転筒体
42 連絡筒
43 プーリー
44 プーリー
45 保持体
46 フランジ
47 回転軸
48 軸受体
49A 外筒
49B 内筒
49 第二回転筒体(筒体)
50 プーリー
51 プーリー
A1,A2 アイリス
CPU 中央制御部
DD 駆動部
DP ディンプル
e1 片側縁
e2 他側縁
NC NC制御部
MK 微細周期性溝
LO フェムト秒レーザ
G1,G2,G3 ガイドレール部材
KB1,KB2 確動ベルト
K1〜K5 加工軌跡
M1,M2,M3 モータ
MM 回転制御モータ
MO 駆動モータ
M 反射ミラー
H ホモジナイザー
H1 微細周期性溝用のホモジナイザー
H2 ディンプル用のホモジナイザー
H3 混合加工用のホモジナイザー
O1,O2 軸芯(回転中心)
P λ/2板
PO 照射ポイント
RO 回転
R1 平凹レンズ
R2,R3 平凸レンズ(集光レンズ)
r1 照射距離
ST シャッター
SD 回転駆動手段
SO 均一なエネルギー分布
S1〜S6 スポット
W 外周体
W1 外周面
W2 多角体
W3 球体
θh 反射ミラーの回転
θp 位相板の回転
θ1 多角体の回転
θ2 多角体の公転
θ3 フェムト秒レーザの旋回動
ZA 挿入深さ位置
−Z、+Z Z軸方向
100 周期構造体加工装置
100´ 周期構造体加工装置
200 制御手段
Claims (18)
- フェムト秒レーザ発振器から発射される直線偏光のフェムト秒レーザを回転可能に設けられた第一回転筒体内に導き、第一回転筒体内に配置されたλ/2板により直線偏光の偏光方向を変化させるとともに、上記第一回転筒体に対して軸芯を合わせて回転可能に設けられた第二回転筒体内に配置された集光レンズと反射ミラーとによりフェムト秒レーザを集光しつつ外径方向に進ませ、上記反射ミラーの外周囲にチャック手段で把持された外周体の外周面を対面させて上記フェムト秒レーザを照射させ、上記反射ミラーを備えた上記第二回転筒体の回転1回転に対して上記λ/2板を備えた上記第一回転筒体を1/2回転させ、上記両筒体の回転に同期させながら上記外周体を上記反射ミラーの外周囲に自転停止状態で公転させて上記外周体の外周面に周期性溝を同一方向に整列加工することを特徴とする外周体の周期構造体加工方法。
- 上記外周体が把持されたチャック手段をZ軸駆動手段により外周体の軸芯方向に連続移動または間欠移動させ、上記フェムト秒レーザを上記外周体の外周面に所定幅だけ照射することを特徴とする請求項1記載の外周体の周期構造体加工方法。
- 上記反射ミラーに向かうフェムト秒レーザを第二回転筒体内であって集光レンズの前側に配置されたディンプル加工用ホモジナイザーまたは混合加工用ホモジナイザーに入射させることにより、上記外周体の外周面にディンプルまたは混合の周期構造体を形成することを特徴とする請求項1または2記載の外周体の周期構造体加工方法。
- 上記外周体は、丸棒体または円筒体または多角体または球体である請求項1または2または3記載の外周体の周期構造体加工方法。
- フェムト秒レーザ発振器と、上記フェムト秒レーザ発振器からの直線偏光のフェムト秒レーザを導入する回転可能な第一回転筒体と、上記第一回転筒体内に配置され上記フェムト秒レーザの偏光方向を変化させるλ/2板と、上記第一回転筒体に回転軸芯を合わせて配置される第二回転筒体と、上記第二回転筒体内に配置されフェムト秒レーザを集光させる集光レンズと、上記第二回転筒体筒の先端に配置されフェムト秒レーザを外径方向に屈折させる反射ミラーと、上記第二回転筒体の回転1回転に対して上記第一回転筒体を1/2回転させる回転駆動手段と、外周体を所定位置に把持するチャック手段と、上記チャック手段に設けられ外周体を上記反射ミラーの周りに公転駆動するY軸駆動手段及びX軸駆動手段と、を具備したことを特徴とする外周体の周期構造体加工装置。
- 上記チャック手段を軸芯方向に進退させるZ軸駆動手段を具備したことを特徴とする請求項5記載の外周体の周期構造体加工装置。
- 上記第二回転筒体内であって集光レンズの前側にディンプル加工用ホモジナイザーまたは混合加工用ホモジナイザーを配置したことを特徴とする請求項5または6記載の外周体の周期構造体加工装置。
- 上記外周体は、丸棒体または円筒体または多角体または球体である請求項5または6または7記載の外周体の周期構造体加工装置。
- フェムト秒レーザ発振器から発射される直線偏光のフェムト秒レーザを筒体内へ導き、筒体内の集光レンズと反射ミラーとによりフェムト秒レーザを集光しつつ外径方向に進ませ、上記反射ミラーの外周囲にチャック手段で把持された外筒体の外周面を対面させて上記フェムト秒レーザを照射させ、上記外周体を回転させてこの外周面に周期性溝を同一方向に整列加工することを特徴とする外周体の周期構造体加工方法。
- 上記外周体が把持されたチャック手段をZ軸駆動手段により上記外周体の軸芯方向に連続移動または間欠移動させ、上記フェムト秒レーザを上記外周体の外周面に所定幅だけ照射させることを特徴とする請求項9記載の外周体の周期構造体加工方法。
- 上記反射ミラーに向かうフェムト秒レーザを筒体内であって集光レンズの前側に配置されたディンプル加工用ホモジナイザーまたは混合加工用ホモジナイザーに入射させることにより、上記外周体の外周面にディンプルまたは混合の周期構造体を形成することを特徴とする請求項9または10記載の外周体の周期構造体加工方法。
- 上記外周体は、丸棒体または円筒体または多角体または球体である請求項9たは10または11記載の外周体の周期構造体加工方法。
- 上記外周体が球体であって、上記球体に対するフェムト秒レーザの照射ポイントを、球体の頂点から次第に旋回径を大きくするスパイラル状の加工軌跡としたことを特徴とする請求項4または12記載の外周体の周期構造体加工方法。
- 上記外周体が球体であって、上記球体に対するフェムト秒レーザの照射ポイントを、球体の片側縁から始まり他側縁へと1ピック送りしつつ球体の外径方向に往復移動させる往復移動軌跡としたことを特徴とする請求項4または12記載の外周体の周期構造体加工方法。
- フェムト秒レーザ発振器と、上記フェムト秒レーザ発振器からの直線偏光のフェムト秒レーザを導入する筒体と、上記筒体内に配置され直線偏光のフェムト秒レーザを集光させる集光レンズと、上記筒体先端側に配置されフェムト秒レーザを外径方向に屈折させる反射ミラーと、上記外周体を所定位置に把持するチャック手段と、上記チャック手段に設けられ外周体を回転駆動させるワーク回転駆動部と、を具備したことを特徴とする外周体の周期構造体加工装置。
- 上記チャック手段を外周体の軸芯方向に進退させるZ軸駆動手段を具備したことを特徴とする請求項15記載の外周体の周期構造体加工装置。
- 上記筒体内であって集光レンズの前側にディンプル加工用ホモジナイザーまたは混合加工用ホモジナイザーを配置したことを特徴とする請求項15または16記載の外周体の周期構造体加工装置。
- 上記外周体は、丸棒体または円筒体または多角体または球体である請求項15または16または17記載の外周体の周期構造体加工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007037964A JP4848297B2 (ja) | 2007-02-19 | 2007-02-19 | 外周体の周期構造体加工方法と外周体の周期構造体加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007037964A JP4848297B2 (ja) | 2007-02-19 | 2007-02-19 | 外周体の周期構造体加工方法と外周体の周期構造体加工装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008200699A JP2008200699A (ja) | 2008-09-04 |
JP4848297B2 true JP4848297B2 (ja) | 2011-12-28 |
Family
ID=39778719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007037964A Expired - Fee Related JP4848297B2 (ja) | 2007-02-19 | 2007-02-19 | 外周体の周期構造体加工方法と外周体の周期構造体加工装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4848297B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008296269A (ja) * | 2007-06-02 | 2008-12-11 | Enshu Ltd | レーザ加工機の多機能加工制御方法とレーザ加工機の多機能加工制御装置 |
JP4991667B2 (ja) * | 2008-09-25 | 2012-08-01 | 株式会社アマダ | 溶接作業台装置 |
US9221123B2 (en) * | 2009-07-28 | 2015-12-29 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Laser processing apparatus and container manufacturing apparatus |
KR101334067B1 (ko) * | 2012-04-05 | 2013-12-06 | 이화다이아몬드공업 주식회사 | 초고속 레이저를 이용한 휠 선단부의 미세 노치 제작 장치 및 방법 |
WO2020170953A1 (ja) * | 2019-02-19 | 2020-08-27 | 日本精工株式会社 | 軸受部品とそれに付着する異物を除去する方法と装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6138792A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-24 | Biken Kogyo Kk | リング状又は管状物外周面の加工装置 |
JPH03146284A (ja) * | 1989-11-01 | 1991-06-21 | Ricoh Co Ltd | 動圧流体軸受の製造方法 |
JP2005321048A (ja) * | 2004-05-10 | 2005-11-17 | Koyo Seiko Co Ltd | 転がり摺動部品およびその製造方法 |
-
2007
- 2007-02-19 JP JP2007037964A patent/JP4848297B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008200699A (ja) | 2008-09-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6071641B2 (ja) | 加工装置、加工方法 | |
JP4848297B2 (ja) | 外周体の周期構造体加工方法と外周体の周期構造体加工装置 | |
JP5609904B2 (ja) | 超仕上げ装置 | |
JPH07185866A (ja) | レーザビーム振動装置およびそれを備えたレーザ加工装置 | |
CN111872548A (zh) | 一种光束入射角可控的激光加工装置及激光加工方法 | |
KR101695795B1 (ko) | 레이저 예열 가공장치 | |
WO2007062130A1 (en) | System and method for laser machining of three-dimensional structures | |
WO2017141852A1 (ja) | レーザ加工機 | |
CN109500604A (zh) | 五维手动位移平台、含有五维手动位移平台的车削辅助***及车削辅助***的调试方法 | |
JP5066660B2 (ja) | 周期構造体の加工制御方法と周期構造体の加工制御装置 | |
JP2008296269A (ja) | レーザ加工機の多機能加工制御方法とレーザ加工機の多機能加工制御装置 | |
JP4981573B2 (ja) | レーザ加工機の多機能加工制御装置 | |
CN213318327U (zh) | 一种光束入射角可控的激光加工装置 | |
JP4069348B2 (ja) | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 | |
JP4848296B2 (ja) | 円筒内周面の周期構造体加工方法と円筒内周面の周期構造体加工装置 | |
JP5892008B2 (ja) | ボールエンドミル及びその製造方法 | |
JP5087739B2 (ja) | シリンダブロックの周期構造体加工方法とシリンダブロックの周期構造体加工装置 | |
WO2021049257A1 (ja) | スカイビング加工装置およびスカイビング加工方法 | |
JP4724062B2 (ja) | ドレスギアの製造方法及び製造装置 | |
JP2013154380A (ja) | レーザ加工ヘッド | |
JP2004351443A (ja) | ロール表面の加工方法及び装置並びにエンボスロール | |
CN114453730B (zh) | 一种半球回转体的激光加工方法 | |
JP2007237231A (ja) | 孔あけ加工装置、孔あけ加工システムおよび孔あけ加工方法 | |
JP2018176257A (ja) | レーザ加工装置 | |
JP4376221B2 (ja) | スキャン光学ユニット及びその制御方法並びにレーザ加工装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100114 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110909 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110927 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111017 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021 Year of fee payment: 3 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |