JPH07100670A - レーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工装置

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JPH07100670A
JPH07100670A JP5249603A JP24960393A JPH07100670A JP H07100670 A JPH07100670 A JP H07100670A JP 5249603 A JP5249603 A JP 5249603A JP 24960393 A JP24960393 A JP 24960393A JP H07100670 A JPH07100670 A JP H07100670A
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JP
Japan
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film
laser beam
laser
processing
workpiece
Prior art date
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Withdrawn
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JP5249603A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Kiyofuji
哲生 清藤
Kazumasa Ozeki
和正 大関
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 深彫りや切削など加工量の多いレーザ加工を
行う装置において、高速加工を行う場合にも、飛散粉に
よる集光レンズの汚染を低コストで確実に防護する。 【構成】 集光レンズによりレーザビームを被加工物上
に集光して加工する装置において、集光レンズと被加工
物の間にレーザビームを透過するフィルムを配置し、該
フィルムの巻取りおよび巻出しを行うリールを設けると
ともに、被加工物の加工位置に向けたガスノズルを設け
たことを特徴とする。またガスノズルに替えて、フィル
ムの被加工物側の、レーザビーム透過位置に対してフィ
ルムの移動方向と反対側にマスクを設けたことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属、ガラス、プラス
チック等の表面にレーザにより深彫り等の加工を行う装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼材など金属材料等の製造工程におい
て、材料識別のため、表面に文字や数字等を刻印する必
要があり、レーザ加工装置が使用されている。この場
合、刻印された材料を熱処理したり脱スケール処理して
も判読できるように、刻印は深彫り加工されていなけれ
ばならない。また、レーザ加工装置は、金属、ガラス、
プラスチック等の素材の、切断加工、切削加工や、製品
に文字、数字、模様等のパターンを刻印する場合にも使
用されている。このようなレーザ加工において、被加工
部が溶融飛散して飛散粉が発生する。この飛散粉がレー
ザ加工装置の集光レンズに当たると、レンズが汚染され
て加工能力が劣化するばかりでなく、集光レンズが破損
することにもなる。深彫りのように、レーザビームによ
る加工量が多くなると、飛散粉の量が増大して集光レン
ズへの付着頻度が高くなるので、その防護対策が必要に
なる。
【0003】レーザ加工における集光レンズの汚染対策
として、実開昭62−86987号の明細書には、図5
のようなマーキング装置が記載されている。この従来装
置は、ガラス器具、ガラス製品、プラスチック製品等に
種々のパターンを印字するものである。図5において、
レーザ光源1から放射されるレーザビーム2を集光レン
ズ5で帯状に絞り、ステンシル20を介して被加工物1
2に照射しスキャンさせて、ステンシル20に打抜かれ
たパターンを被加工物12上に印字する。このとき、被
加工部からの飛散粉が集光レンズ5に付着するのを防止
するため、透明なフィルム6を設け、よごれセンサー2
2の検知によりフィルム6を移動させるように構成され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】レーザ加工において、
深彫り加工のように加工量が多くなると、被加工部から
の飛散粉が著しく増大し、上記従来技術のように、集光
レンズと被加工物の間にフィルムを設けても、フィルム
は短時間で汚染されてしまい、汚染部にレーザビームが
吸収されてフィルムが溶損し、集光レンズの防護カバー
になり得なくなる。帯状フィルムを連続的に巻取ること
により、常にフィルムの清浄面を使用すればよいが、フ
ィルムの消耗が多大でコスト高になり、特に高速加工を
行う場合には使用できない。本発明は、深彫りや切削な
ど加工量の多いレーザ加工を行う装置において、高速加
工を行う場合にも、飛散粉による集光レンズの汚染を低
コストで確実に防護することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第1発明は、集光レンズによりレーザビー
ムを被加工物上に集光して加工する装置において、集光
レンズと被加工物の間にレーザビームを透過するフィル
ムを配置し、該フィルムの巻取りおよび巻出しを行うリ
ールを設けるとともに、被加工物の加工位置に向けたガ
スノズルを設けたことを特徴とするレーザ加工装置であ
る。また、本発明の第2発明は、集光レンズによりレー
ザビームを被加工物上に集光して加工する装置におい
て、集光レンズと被加工物の間にレーザビームを透過す
るフィルムを配置し、該フィルムの巻取りおよび巻出し
を行うリールを設けるとともに、該フィルムの被加工物
側の、レーザビーム透過位置に対してフィルムの移動方
向と反対側にマスクを設けたことを特徴とするレーザ加
工装置である。
【0006】
【作用】以下、本発明装置を図面に示す例により説明す
る。図1は、オプティカルスキャナ方式でレーザビーム
2を走査し、集光レンズ5としてfθレンズを採用した
レーザ加工装置により、被加工物12の表面に文字「1
A」をドット加工で刻印している状態を示している。レ
ーザ光源1から放射されるレーザビーム2を、X軸ガル
バノスキャナ3およびY軸ガルバノスキャナ4により走
査して、fθレンズからなる集光レンズ5の上に文字等
のパターンを描くと、該レンズの焦点面に置かれた被加
工物12の面にレーザビーム2が集光されて、パターン
が刻印される。図1では、レーザビーム2をパルス状に
照射して、「1A」というパターンをドットで描いてい
る。
【0007】本発明の第1発明は、図1に示すように、
集光レンズ5と被加工物12の間に、レーザビーム2を
透過するフィルム6を配置し、フィルム6の巻取りおよ
び巻出しを行うリール7,8を設けるとともに、被加工
物12の加工位置に向けたガスノズル10を設けてい
る。このような第1発明装置において、図1に示すよう
に、リール7および8によりフィルム6を左から右に移
動させるときは、ガスノズル10により飛散粉13を右
方向に、すなわちフィルム6の移動方向に飛散させる。
するとレーザビーム2は、飛散粉13で汚染されてな
い、フィルム6の清浄面を透過することになり、高速で
レーザ加工を行っても、フィルム6が溶損することな
く、集光レンズ5は確実に防護される。また、ガスノズ
ル10からのガス噴射により、被加工部が清浄化される
ため、刻印等の加工が安定する。
【0008】なお図1の例は、レーザビーム2を被加工
物12上にて、右から左に移動させて文字を描き、ガス
ノズル10による飛散方向およびフィルム6の移動方向
を上記のようにしている。すなわち1文字刻印したら、
レーザビーム2を左に移動させ、フィルム6を1文字相
当分右に移動させる。この間、少なくとも刻印加工中は
ガスノズル10で飛散粉13を右方向に飛散させる。し
かし反対に、レーザビーム2を右方向に移動させ、ガス
ノズル10により飛散粉13を左方向に飛散させ、フィ
ルム6を左方向に移動させてもよい。また、刻印のパタ
ーンが広い場合には、確実に飛散粉13をフィルム移動
方向へ飛散させるため、ガスノズル10をレーザビーム
2の移動方向に合わせ動かしてもよい。
【0009】つぎに本発明の第2発明は、図2に示すよ
うに、集光レンズ5と被加工物12の間に、レーザビー
ム2を透過するフィルム6を配置し、フィルム6の巻取
りおよび巻出しを行うリール7,8を設けるとともに、
フィルム6の被加工物12側の、レーザビーム2透過位
置に対してフィルム6の移動方向と反対側にマスク11
を設けている。すなわち図2に示すように、リール7お
よび8によりフィルム6を左から右に移動させるとき
は、マスク11をレーザビーム2の透過位置の左側に設
けている。このような第2発明により、マスク11で飛
散粉13が遮られたフィルム6の部分が、レーザビーム
2の透過位置に現れてくるため、レーザビーム2は、飛
散粉13で汚染されてない、フィルム6の清浄面を透過
することになり、高速でレーザ加工を行っても、フィル
ム6が溶損することなく、集光レンズ5は確実に防護さ
れる。
【0010】なお図2の例のように、レーザビーム2を
被加工物12上にて、右から左に移動させて文字を描く
場合は、マスク11をレーザビーム2の移動に合わせ
て、左に移動させる。すなわち1文字刻印したら、レー
ザビーム2およびマスク11を左に移動させ、フィルム
6を1文字相当分右に移動させる。しかし反対に、レー
ザビーム2およびマスク11を右方向に移動させて、フ
ィルム6を左方向に移動させてもよい。被加工物12の
広い範囲に刻印を施す場合には、被加工物12を移動さ
せてもよい。被加工物12を移動させる場合は、マスク
11は固定でよい。さらに、第2発明において、第1発
明のようにガスノズル10を設けて、飛散粉13を任意
の方向に飛散させると、加工が安定して行える。
【0011】以上述べた本発明において、上記のように
種々のパターンを刻印する場合は、レーザビーム2の走
査を、図1および図2のようなfθレンズを用いたオプ
ティカルスキャナ方式で行うのが好ましい。しかし、単
純なパターンを刻印する場合や、切断、切削を行う場合
は、普通の凸レンズを使用したヘッドをXY方向に走査
する方式で行うこともできる。また、図5の従来技術に
示されているようなシリンドリカルレンズを集光レンズ
としてもよい。
【0012】なお図1および図2において、9はデフレ
クタロールであり、フィルム6の位置を一定にする作用
をする。フィルム6としては、レーザビーム2の透過性
がよく、かつ飛散粉13に対する耐熱性を有し、巻取お
よび巻出しできる柔軟性があればよく、ポリエステルフ
ィルム等が適している。第1発明におけるガスノズル1
0としては、フラットノズル等を使用することができ、
ガスは、被加工物12に酸化等の悪影響を与えない、窒
素ガス、アルゴンガス等を用いることができる。第2発
明におけるマスク11としては、飛散粉13を遮断する
ものであればよく、薄鉄板、ガラス板等を使用すること
ができる。
【0013】
【実施例】
(本発明例1)図1に示す本発明の第1発明装置を使用
し、図3のようなシステム構成により、被加工物12と
してスケール付き鋼板に刻印を行った。このシステム構
成は、刻印パターンを入力装置14から制御用コンピュ
ータ15に入力し、パルスジェネレータ17から制御用
コンピュータ15に入力しているパルスを、レーザ発信
用パルスとしてレーザ用電源16に出力し、レーザ光源
1からパルス状のレーザビーム2を発信させる一方、制
御用コンピュータ15の出力によりX軸ガルバノスキャ
ナ3およびY軸ガルバノスキャナ4を作動させて、所望
のパターンをfθレンズ5上に描かせ、さらに制御用コ
ンピュータ15の出力により、リール7および8を作動
してフィルム6を所定方向に移動させるとともに、ガス
ノズル10から被加工部にガスを噴射させるようになっ
ている。なお図3において18は、レーザ発信の立ち上
げ時に、ビーム2が安定するまでは、被加工物12に照
射せず、常に安定した刻印を行うためのシャッターであ
る。
【0014】レーザとしてはYAGレーザを使用し、パ
ルス幅:1.0msec、ピーク出力:8KWとして、図4に
示す数字を刻印した。各刻印のドットは、直径:1mm、
深さ:0.2mm、刻印速度は2文字/秒とした。フィル
ム6としてはポリエステルフィルム(レーザ透過率約9
5%)を使用し、ガスノズル10からドライエアーを約
100リッター/分噴射させた。その結果、約4000
ドット(図4の200文字相当)刻印まで、フィルム6
の溶損は発生しなかった。すなわち、上記条件にて、4
000文字以内の刻印毎にフィルム6を移動させるよう
に、システムを構成すればよいことが判明した。また、
刻印した鋼板を熱処理した後、ショットブラスト処理を
施し、塩酸で酸洗し脱スケールを行ったところ、刻印は
鮮明に判読できるものであった。
【0015】(本発明例2)図2に示す本発明の第2発
明装置を使用し、図3において、ガスノズル10に替え
てマスク11を使用する他は、上記本発明例1と同様の
システム構成により、スケール付き鋼板に刻印を行っ
た。刻印の条件は本発明例1と同様とし、マスク11を
レーザビーム2と同一方向に同時に移動させた。その結
果、連続した刻印加工でフィルム6の溶損は認められ
ず、安定した加工が可能であった。
【0016】(従来例)上記本発明例において、ガスノ
ズル10およびマスク11をともに使用せず、その他は
同様の条件で刻印した結果、フィルム6には約20ドッ
ト(図4の1文字相当)刻印で溶損発生が認められた。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、深彫りや切削など加工
量の多いレーザ加工を行う装置において、高速加工を行
う場合にも、飛散粉による集光レンズの汚染を低コスト
で確実に防護することができる。集光レンズの防護カバ
ーとしては、レーザビーム透過率のよいポリエステルフ
ィルムが最適であるが、該フィルムの耐用度には限度が
ありまた高価である。鋼材等の製造工程において、熱処
理や脱スケール処理を行う前に刻印を行う場合は、深彫
りが必要となるが、従来の技術では、ポリエステルフィ
ルムが溶損するため、実用できなかった。しかし、本発
明により、フィルムの耐用時間が大幅に向上し、安価な
コストで高速刻印が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1発明の例を示す図である。
【図2】本発明の第2発明の例を示す図である。
【図3】本発明の実施例を示す図である。
【図4】本発明の実施例で刻印した鋼材の表面を示す図
である。
【図5】従来装置の例を示す図である。
【符号の説明】
1:レーザ光源 2:レーザビーム 3:X軸ガルバノスキャナ 4:Y軸ガルバノスキャナ 5:集光レンズ 6:フィルム 7,8:リール 9:デフレクタロール 10:ガスノズル 11:マスク 12:被加工物 13:飛散粉 14:入力装置 15:制御用コンピュータ 16:レーザ用電源 17:パルスジェネレータ 18:シャッター 20:ステンシル 21:よごれ検出用光源 22:よごれセンサー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集光レンズによりレーザビームを被加工
    物上に集光して加工する装置において、集光レンズと被
    加工物の間にレーザビームを透過するフィルムを配置
    し、該フィルムの巻取りおよび巻出しを行うリールを設
    けるとともに、被加工物の加工位置に向けたガスノズル
    を設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
  2. 【請求項2】 集光レンズによりレーザビームを被加工
    物上に集光して加工する装置において、集光レンズと被
    加工物の間にレーザビームを透過するフィルムを配置
    し、該フィルムの巻取りおよび巻出しを行うリールを設
    けるとともに、該フィルムの被加工物側の、レーザビー
    ム透過位置に対してフィルムの移動方向と反対側にマス
    クを設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
JP5249603A 1993-10-05 1993-10-05 レーザ加工装置 Withdrawn JPH07100670A (ja)

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