JPS60244495A - レ−ザ加工装置 - Google Patents
レ−ザ加工装置Info
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- JPS60244495A JPS60244495A JP59099497A JP9949784A JPS60244495A JP S60244495 A JPS60244495 A JP S60244495A JP 59099497 A JP59099497 A JP 59099497A JP 9949784 A JP9949784 A JP 9949784A JP S60244495 A JPS60244495 A JP S60244495A
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- laser beam
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
- B23K26/0613—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams having a common axis
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- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
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- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、高エネルギー密度の得られるレーザビーム
を用いた材料の加工において、従来装置よりも著しく高
効率で加工を実施できるレーザ加工装置に関するもので
ある。
を用いた材料の加工において、従来装置よりも著しく高
効率で加工を実施できるレーザ加工装置に関するもので
ある。
従来、この種の装量として第１図に示すものがあった。
図において（１）はレーザ発振器、（２）けレーザ発振
器（１）から取出したレーザビーム、（３）はレーザビ
ーム（２）を加工部へ導くペンドミラー、（４）はレー
ザビームを加工に必要なエネルギー密度に制御する集光
光学系、（５）は集光光学系（４）により集光された集
光レーザビーム、（６）は被加工材料である。
器（１）から取出したレーザビーム、（３）はレーザビ
ーム（２）を加工部へ導くペンドミラー、（４）はレー
ザビームを加工に必要なエネルギー密度に制御する集光
光学系、（５）は集光光学系（４）により集光された集
光レーザビーム、（６）は被加工材料である。
次に従来装置の機能・動作を、ｃｏ２レーザによる溶接
を例にとって説明する。ＣＯｚレーザは各種の加工用レ
ーザのうちで最大の出力を高効率で発生できる特徴を有
し、切断・溶接・熱処理などの多種の加工に適用されて
いる。
を例にとって説明する。ＣＯｚレーザは各種の加工用レ
ーザのうちで最大の出力を高効率で発生できる特徴を有
し、切断・溶接・熱処理などの多種の加工に適用されて
いる。
第１図に示すように構成されたレーザ加工装置において
は、レーザ発振器（１）よシ取出されたレーザビーム（
２）は集光光学系（４）により集光され、溶接において
は１０６〜１０８Ｗ／ｃｒＩの高エネルギー密度の集光
レーザビーム（５）に集光され、材料表面および内部を
瞬時に溶融させ、高速で材料（６）を溶接できる。
は、レーザ発振器（１）よシ取出されたレーザビーム（
２）は集光光学系（４）により集光され、溶接において
は１０６〜１０８Ｗ／ｃｒＩの高エネルギー密度の集光
レーザビーム（５）に集光され、材料表面および内部を
瞬時に溶融させ、高速で材料（６）を溶接できる。
しかるに、各種材料に対するレーザビームの吸収率は、
使用するレーザビームの波長に著しく依存する。第２図
は鏡面加工された各種材料の各波長の光に対する反射率
を示す特性図であるが、特に遠赤外の波長（１０，６μ
ｍ）を有するＣＯ２レーザビームに対しては反射率が極
めて大きい。従って、現在加工用として使用できる２０
ＫＷまでの大出力ＣＯｚレーザを用いた場合、鉄鋼のよ
うな比較的低い反射率の材料（反射率は鏡面にした場合
約９０チ。
使用するレーザビームの波長に著しく依存する。第２図
は鏡面加工された各種材料の各波長の光に対する反射率
を示す特性図であるが、特に遠赤外の波長（１０，６μ
ｍ）を有するＣＯ２レーザビームに対しては反射率が極
めて大きい。従って、現在加工用として使用できる２０
ＫＷまでの大出力ＣＯｚレーザを用いた場合、鉄鋼のよ
うな比較的低い反射率の材料（反射率は鏡面にした場合
約９０チ。
凹凸を有する実際の加工面に対しては６０チ程度）に対
しては高能率の加工が実現できるものの９反射率の高い
アルミニウム、銅など（凹凸を有する加工面でも９０チ
程度の高反射率を示す。）ではほとんど加工を実現でき
ず、Ｃ０２レーザビームの加工への適用を著しく制約し
ている。
しては高能率の加工が実現できるものの９反射率の高い
アルミニウム、銅など（凹凸を有する加工面でも９０チ
程度の高反射率を示す。）ではほとんど加工を実現でき
ず、Ｃ０２レーザビームの加工への適用を著しく制約し
ている。
この状況を打開するため、レーザ発振器（１）より取出
すレーザビームの出力形態を第３図（ａ）、 （ｂ）。
すレーザビームの出力形態を第３図（ａ）、 （ｂ）。
（ｃ）に示すように連続出力（、）からパルス出力（ｂ
）へ。
）へ。
さらに１０−９〜１０−３秒という極めて短いパルス幅
で数１００ＫＷ〜数ＭＷという高尖頭値のジャイアント
パルスへと変更する試みがなされた。しかるにパルス化
によっては全く改善の効果が認められず、ジャイアント
パルス化によっては表面を局部的に蒸発させたり、衝撃
波の発生は認められたものの大面積にわたっての溶融は
実現できず、溶接加工には適用できていない。
で数１００ＫＷ〜数ＭＷという高尖頭値のジャイアント
パルスへと変更する試みがなされた。しかるにパルス化
によっては全く改善の効果が認められず、ジャイアント
パルス化によっては表面を局部的に蒸発させたり、衝撃
波の発生は認められたものの大面積にわたっての溶融は
実現できず、溶接加工には適用できていない。
従来のレーザ加工装置は以上のように構成されているの
でアルミニウム、銅などの反射率の高い材料の加工には
利用できないという欠点があった。
でアルミニウム、銅などの反射率の高い材料の加工には
利用できないという欠点があった。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、連続出力のレーザビームを取出す
連続出力レーザ発振器と高尖頭値のパルス出力を繰返し
取出すパルスレーザ発振器とを用い、これら二種類のレ
ーザ発振器から取出した二つのレーザビームを重畳させ
て、被加工材料の表面に照射することにより、高反射率
の材料も容易に、高能率で加工できる装置を提供しよう
とするものである。
めになされたもので、連続出力のレーザビームを取出す
連続出力レーザ発振器と高尖頭値のパルス出力を繰返し
取出すパルスレーザ発振器とを用い、これら二種類のレ
ーザ発振器から取出した二つのレーザビームを重畳させ
て、被加工材料の表面に照射することにより、高反射率
の材料も容易に、高能率で加工できる装置を提供しよう
とするものである。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第４
図は、この発明の一実施例によるレーザ加工装置を示す
構成図であり９図において（７）は連続出力のレーザビ
ームを取出す連続出力レーザ発振器、（８）は連続出力
のレーザビーム、（３）は連続出力レーザビーム（８）
を加工部へ導くだめのペンドミラー、（９）は高尖頭値
のパルス出力を繰返し取り出すパルスレーザ発振器、
［１１！は高尖頭値のパルスレ−ザビーム、 （１１１
は、連続出力レーザビーム（８）と高尖頭値のパルスレ
ーザビームα〔とを空間的に同一線上に重畳させる重畳
光学系、 （１２１は集光レーザビームである。
図は、この発明の一実施例によるレーザ加工装置を示す
構成図であり９図において（７）は連続出力のレーザビ
ームを取出す連続出力レーザ発振器、（８）は連続出力
のレーザビーム、（３）は連続出力レーザビーム（８）
を加工部へ導くだめのペンドミラー、（９）は高尖頭値
のパルス出力を繰返し取り出すパルスレーザ発振器、
［１１！は高尖頭値のパルスレ−ザビーム、 （１１１
は、連続出力レーザビーム（８）と高尖頭値のパルスレ
ーザビームα〔とを空間的に同一線上に重畳させる重畳
光学系、 （１２１は集光レーザビームである。
次に動作について説明する。第５図はこの発明の一実施
例に係る二種類のレーザ発振器の出力形態を示す特性図
であ見第５図（、）は連続出力レーザ発振器、第５図（
ｂ）はパルスレーザ発振器からのものである。連続出力
発掘器（７）から取出された第５図（ａ）に示す出力形
態のレーザビーム（８）はペンドミラー（３）によシ曲
げられ加工部へ垂直に照射される。一方、高尖頭値のパ
ルス出力を繰返し取出すパルスレーザ発振器（９）から
は第５図（ｂ） Ｋ示すように１０−９〜１０−３秒と
いう狭いパルス幅ながら数１００Ｖ〜数扉という大きな
尖頭値のパルスレーザビームａαが取出される。これら
連続出力レーザビーム（８）と高尖頭値パルスレーザビ
ーム（１（Ｉとは重畳光学系αυによシ重畳され、第６
図に示すように高尖頭値のパルス出力と連続出力とが混
合された形態の出力となる。このような出力形態を有す
るビームは集光光学系（４）により集光され、被加工材
料（６）の表面に照射される。高尖頭値のパルス出力と
連続出力との混合された出力形態のレーザビームが被加
工材料（６）に照射されると、まず高尖頭値のパルス出
力によシ材料表面上に大きな加工は実現しないものの、
瞬時材料の蒸気もしくは蒸気が解離したプラズマを発生
させる。ＡｌもしくはＣｕのような高反射率を有する金
属材料においても数１００ＫＷ以上の高尖頭値のパルス
レーザビームを用いれば容易にプラズマを発生させるこ
とができる。一般に金属蒸気もしくはプラズマはレーザ
ビームを極めてよく吸収し高温に発熱する。短時間のパ
ルス出力レーザビーム叫にひきつづき連続出力のレーザ
ビーム（８）により、このプラズマが加熱されて。
例に係る二種類のレーザ発振器の出力形態を示す特性図
であ見第５図（、）は連続出力レーザ発振器、第５図（
ｂ）はパルスレーザ発振器からのものである。連続出力
発掘器（７）から取出された第５図（ａ）に示す出力形
態のレーザビーム（８）はペンドミラー（３）によシ曲
げられ加工部へ垂直に照射される。一方、高尖頭値のパ
ルス出力を繰返し取出すパルスレーザ発振器（９）から
は第５図（ｂ） Ｋ示すように１０−９〜１０−３秒と
いう狭いパルス幅ながら数１００Ｖ〜数扉という大きな
尖頭値のパルスレーザビームａαが取出される。これら
連続出力レーザビーム（８）と高尖頭値パルスレーザビ
ーム（１（Ｉとは重畳光学系αυによシ重畳され、第６
図に示すように高尖頭値のパルス出力と連続出力とが混
合された形態の出力となる。このような出力形態を有す
るビームは集光光学系（４）により集光され、被加工材
料（６）の表面に照射される。高尖頭値のパルス出力と
連続出力との混合された出力形態のレーザビームが被加
工材料（６）に照射されると、まず高尖頭値のパルス出
力によシ材料表面上に大きな加工は実現しないものの、
瞬時材料の蒸気もしくは蒸気が解離したプラズマを発生
させる。ＡｌもしくはＣｕのような高反射率を有する金
属材料においても数１００ＫＷ以上の高尖頭値のパルス
レーザビームを用いれば容易にプラズマを発生させるこ
とができる。一般に金属蒸気もしくはプラズマはレーザ
ビームを極めてよく吸収し高温に発熱する。短時間のパ
ルス出力レーザビーム叫にひきつづき連続出力のレーザ
ビーム（８）により、このプラズマが加熱されて。
高温プラズマからの効率のよい熱伝導によりＡ１等の高
反射率材料も容易に溶融させることができる。
反射率材料も容易に溶融させることができる。
なお、上記実施例では二種類のレーザ発振器（７）（９
）から取出した二つのレーザビームを空間的に同一線上
に重畳させて被加工材料の表面に照射したが、連続出力
のレーザビーム（８）を集光させて被加工材料（６）の
加工面に垂直に照射すると共に高尖頭値のパルスレーザ
ビーム（１０）を被加工材料（６）の加工面で、前記連
続出力のレーザビーム（８）と重畳するように斜めより
照射して、加工を行うようにしてもよい。
）から取出した二つのレーザビームを空間的に同一線上
に重畳させて被加工材料の表面に照射したが、連続出力
のレーザビーム（８）を集光させて被加工材料（６）の
加工面に垂直に照射すると共に高尖頭値のパルスレーザ
ビーム（１０）を被加工材料（６）の加工面で、前記連
続出力のレーザビーム（８）と重畳するように斜めより
照射して、加工を行うようにしてもよい。
以上のように、この発明によれば、連続出力のレーザビ
ームを取出す連続出力レーザ発振器と高尖頭値のパルス
出力を繰返し取出すパルスレーザ発振器の二種類の発振
器から取出した二つのレーザビームをビーム重畳光学系
によシ重畳させ、被加工物に照射するように構成したの
で、従来の装置では実現できなかっだ＾ｌやＣＵといっ
た高反射率の金属に対しても効率よく加工できるという
効果がある。
ームを取出す連続出力レーザ発振器と高尖頭値のパルス
出力を繰返し取出すパルスレーザ発振器の二種類の発振
器から取出した二つのレーザビームをビーム重畳光学系
によシ重畳させ、被加工物に照射するように構成したの
で、従来の装置では実現できなかっだ＾ｌやＣＵといっ
た高反射率の金属に対しても効率よく加工できるという
効果がある。
第１図は従来のレーザ加工装置を示す構成図。
第２図は各種材料の各波長の光に対する反射率を示す特
性図、第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来のレーザ加工装
置におけるレーザ発振器の出力形態を示す特性図。 第４図はこの発明の一実施例によるレーザ加工装置を示
す構成図、第５図（ａ）（ｂ）はこの発明の一実施例に
係る二種類のレーザ発振器の出力形態を示す特性図、第
６図はこの発明の一実施例によるレーザ加工装置におい
て加工に用いられる出力形態を示す特性図である。 （７）・・・連続出力レーザ発振器、（８）・・・連続
出力のレーザビーム、 （９１・・・パルスレーザ発振
ｉ、α１）・・・ビーム重畳光学系 なお２図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人大岩増雄 第１図 第２図 第３図 時間 １゛ 時間 １０ｎ′ 時間 第５図 時間 時 間 第６図 出 時 間
性図、第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来のレーザ加工装
置におけるレーザ発振器の出力形態を示す特性図。 第４図はこの発明の一実施例によるレーザ加工装置を示
す構成図、第５図（ａ）（ｂ）はこの発明の一実施例に
係る二種類のレーザ発振器の出力形態を示す特性図、第
６図はこの発明の一実施例によるレーザ加工装置におい
て加工に用いられる出力形態を示す特性図である。 （７）・・・連続出力レーザ発振器、（８）・・・連続
出力のレーザビーム、 （９１・・・パルスレーザ発振
ｉ、α１）・・・ビーム重畳光学系 なお２図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人大岩増雄 第１図 第２図 第３図 時間 １゛ 時間 １０ｎ′ 時間 第５図 時間 時 間 第６図 出 時 間
Claims (2)
- （１） 高エネルギー密度のレーザビームを用いて被加
工物の加工を行う装置において、連続出力のレーザビー
ムを取出す連続出力レーザ発振器、高尖頭値のパルス出
力を繰返し取出すパルスレーザ発振器、及びこれら二種
類のレーザ発振器から取出した二つのレーザビームを重
畳させるビーム光学系を備えたレーザ加工装置。 - （２）ビーム重畳光学系は連続出力レーザ発振器とパル
スレーザ発振器とから取出した二つのレーザビームを空
間的に同一線上に重畳させたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59099497A JPS60244495A (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | レ−ザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59099497A JPS60244495A (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | レ−ザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60244495A true JPS60244495A (ja) | 1985-12-04 |
Family
ID=14248925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59099497A Pending JPS60244495A (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | レ−ザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60244495A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0481270A1 (de) * | 1990-10-19 | 1992-04-22 | Hans Wilhelm Prof. Dr. Bergmann | Verfahren zur Einkopplung von cw-CO2-Laserstrahlen |
| US5712463A (en) * | 1995-09-19 | 1998-01-27 | International Business Machines Corporation | Laser apparatus and method for adjusting the gram load static attitude and flying height of a slider in a head suspension assembly |
| US7219413B1 (en) | 2002-03-08 | 2007-05-22 | Hutchinson Technology Incorporated | Adjusting system and method for head slider mounting regions on head suspensions |
| US7275408B1 (en) | 2003-04-08 | 2007-10-02 | Hutchinson Technology Incorporated | Scanning beam suspension adjustment |
| JP2021030286A (ja) * | 2019-08-28 | 2021-03-01 | 株式会社豊田中央研究所 | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 |
| DE102020200909B4 (de) | 2020-01-27 | 2024-05-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Verfahren zum Bearbeiten eines metallischen Werkstücks |
-
1984
- 1984-05-17 JP JP59099497A patent/JPS60244495A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0481270A1 (de) * | 1990-10-19 | 1992-04-22 | Hans Wilhelm Prof. Dr. Bergmann | Verfahren zur Einkopplung von cw-CO2-Laserstrahlen |
| US5712463A (en) * | 1995-09-19 | 1998-01-27 | International Business Machines Corporation | Laser apparatus and method for adjusting the gram load static attitude and flying height of a slider in a head suspension assembly |
| US6011239A (en) * | 1995-09-19 | 2000-01-04 | International Business Machines Corporation | Laser apparatus and method adjusting the gram load, static attitude and flying height in a head suspension assembly |
| US7219413B1 (en) | 2002-03-08 | 2007-05-22 | Hutchinson Technology Incorporated | Adjusting system and method for head slider mounting regions on head suspensions |
| US7275408B1 (en) | 2003-04-08 | 2007-10-02 | Hutchinson Technology Incorporated | Scanning beam suspension adjustment |
| JP2021030286A (ja) * | 2019-08-28 | 2021-03-01 | 株式会社豊田中央研究所 | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 |
| DE102020200909B4 (de) | 2020-01-27 | 2024-05-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Verfahren zum Bearbeiten eines metallischen Werkstücks |
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