JP2007185694A - Laser jet machining device - Google Patents
Laser jet machining device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007185694A JP2007185694A JP2006006393A JP2006006393A JP2007185694A JP 2007185694 A JP2007185694 A JP 2007185694A JP 2006006393 A JP2006006393 A JP 2006006393A JP 2006006393 A JP2006006393 A JP 2006006393A JP 2007185694 A JP2007185694 A JP 2007185694A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- nozzle
- liquid jet
- laser
- jet
- 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.)
- Granted
Links
- 238000003754 machining Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 92
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract 1
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
本発明は、レーザ光線と、砥粒を含む高圧液体(液体ジェット)とを同時に被加工物に当てて切断等の所要の加工を施すレーザ・ジェット加工装置に関する。 The present invention relates to a laser-jet processing apparatus that applies a laser beam and a high-pressure liquid (liquid jet) containing abrasive grains to a workpiece at the same time to perform required processing such as cutting.
水等の液体を高圧ビーム状に射出させた液体ジェットにレーザ光線を同軸的に合わせて射出し、両者を被加工物に当ててレーザ加工と液体ジェット加工を同時に行う複合型の加工装置が知られている(例えば特許文献1,2等)。このような加工装置は、レーザ光線の熱で生じる加工屑を液体ジェットの圧力で除去して再付着を防止したり、加工点を液体ジェットで冷却するといった作用により、レーザ光線のみの加工で生じる問題を液体ジェットを当てることにより解消するものである。対象となる被加工物としては、半導体ウエーハや樹脂の薄板からなる基板等の比較的脆性の高いものが有効とされている。 A combined processing machine that performs laser processing and liquid jet processing at the same time by irradiating a laser beam coaxially with a liquid jet obtained by injecting a liquid such as water into a high-pressure beam and injecting the same into a workpiece is known. (For example, Patent Documents 1 and 2). Such a processing apparatus is generated by processing only the laser beam by removing the processing waste generated by the heat of the laser beam with the pressure of the liquid jet to prevent reattachment or cooling the processing point with the liquid jet. The problem is solved by applying a liquid jet. As an object to be processed, a relatively brittle material such as a semiconductor wafer or a substrate made of a thin resin plate is effective.
特許文献1に記載の加工装置は、円錐筒状のノズル内に導入して水流を高圧化させた液体ジェットと、ノズルに固定した集光レンズに通したレーザ光線を、ノズル先端の開口から射出する構成となっている。この加工装置では、集光レンズがノズルとともに水流を高圧化させる密閉空間を形成しているため、この集光レンズ、あるいは集光レンズの取り付け部分が強度上の弱点となっている。このため、ノズル内で液体ジェットの圧力を高くするにも限度があり、より高圧のジェット水流を生成するには不向きである。 The processing apparatus described in Patent Document 1 emits a liquid jet introduced into a conical cylindrical nozzle to increase the pressure of a water flow and a laser beam passed through a condenser lens fixed to the nozzle from an opening at the tip of the nozzle. It is the composition to do. In this processing apparatus, since the condensing lens forms a sealed space in which the water flow is increased together with the nozzle, the condensing lens or the mounting portion of the condensing lens is a weak point in strength. For this reason, there is a limit to increasing the pressure of the liquid jet in the nozzle, which is not suitable for generating a higher-pressure jet water flow.
その点、特許文献2に記載の加工装置は、ハウジング内に導入したレーザ光線が反射鏡で反射してハウジングから射出し、一方、ハウジング外に設けた射出口から液体ジェットがハウジングを通過する構成であるから、ハウジングの強度に関係なく高い圧力で液体を射出させることができる。ところが、レーザ光線を導入して反射させるハウジングが間にあるため、液体ジェットの射出口を被加工物に接近させることができず、したがって液体ジェットが被加工物に当たる際には水流が分散して圧力が低減し、加工効率の低下が生じて実用的ではないと想定される。 In that respect, the processing apparatus described in Patent Document 2 is configured such that the laser beam introduced into the housing is reflected by the reflecting mirror and emitted from the housing, while the liquid jet passes through the housing from the injection port provided outside the housing. Therefore, the liquid can be ejected at a high pressure regardless of the strength of the housing. However, because there is a housing that introduces and reflects the laser beam, the liquid jet outlet cannot be brought close to the work piece, and therefore the water flow is dispersed when the liquid jet hits the work piece. It is assumed that the pressure is reduced and the processing efficiency is lowered, which is not practical.
このようにレーザ光線と液体ジェットで被加工物を加工するといえども、従来では被加工物に作用する液体ジェットを十分な圧力に高めることが困難であり、液体ジェットによる加工はレーザ加工をあくまで補助するといった形態が実状である。しかしながら、液体ジェット単独でも加工が可能であれば、用途に応じてレーザ光線と使い分けることができたり、あるいはレーザ光線の補助効果を一層高めたりすることができるので、液体ジェットをより高圧化させることのできる技術が要望されてきた。 Although the workpiece is processed with the laser beam and the liquid jet as described above, it is difficult to increase the pressure of the liquid jet acting on the workpiece to a sufficient pressure in the past, and the processing with the liquid jet only assists the laser processing. This is the actual situation. However, if processing is possible with a liquid jet alone, it can be used separately from the laser beam depending on the application, or the auxiliary effect of the laser beam can be further enhanced, so that the pressure of the liquid jet can be increased. There has been a demand for technologies that can be used.
よって本発明は、液体ジェットの圧力を大幅に向上させることができ、これによって液体ジェット単独でも加工が可能になったり、レーザ光線の補助効果を一層高めたりすることができるレーザ・ジェット加工装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention provides a laser jet processing apparatus that can greatly improve the pressure of the liquid jet, and that can be processed by the liquid jet alone, or can further enhance the auxiliary effect of the laser beam. It is intended to provide.
本発明は、レーザ光線と、砥粒を含む液体ジェットの双方を同時かつ同軸的に射出し得る射出口を有する円筒状のノズルと、該ノズル内にレーザ光線を導入するレーザ光線導入部と、該ノズル内に砥粒を含む液体ジェットを導入する液体ジェット導入部とを具備することを特徴としている。本発明の液体ジェットは、液体に砥粒を適量混合させたものを高圧で射出させた流体であり、砥粒としては、レーザ光線を吸収または反射しない石英やガラス、ダイヤモンド、あるいはフロロカーボンやポリスチレン等の有機物が好適に用いられる。 The present invention includes a cylindrical nozzle having an injection port capable of simultaneously and coaxially emitting both a laser beam and a liquid jet containing abrasive grains, and a laser beam introducing section for introducing the laser beam into the nozzle. And a liquid jet introduction section for introducing a liquid jet containing abrasive grains into the nozzle. The liquid jet of the present invention is a fluid in which an appropriate amount of abrasive grains are mixed in a liquid and ejected at a high pressure. As abrasive grains, quartz, glass, diamond, fluorocarbon, polystyrene, or the like that does not absorb or reflect a laser beam. These organic substances are preferably used.
本発明によれば、砥粒を含む液体ジェットとレーザ光線をノズルに導入し、そのノズルの射出口から両者を同軸的に射出して被加工物に当てることにより、所要の加工が施される。ノズルにはレーザ光線導入部と液体ジェット導入部が接続されているが、これら以外のものは不要である。したがってノズルは単一材料で一体に、かつ高い強度を有するように構成することができ、強度を向上させたノズルを用いることにより、ノズル内に導入して射出する液体ジェットの圧力を大幅に向上させることができる。このため、液体ジェットによる加工効率を向上させることができ、その結果、液体ジェット単独でも加工が可能になる。また、液体ジェットに砥粒を混合させてもノズルの損傷を抑えることができるので、液体だけではなく砥粒を交えた液体ジェットによる加工を行うことができる。砥粒混合の液体ジェットを加工部分に当てると研磨効果が発揮され、これによってレーザ加工での面粗さが低減されて優れた加工品質を得ることができる。 According to the present invention, a liquid jet containing abrasive grains and a laser beam are introduced into a nozzle, and both of them are coaxially ejected from an ejection port of the nozzle and applied to a workpiece, thereby performing a required processing. . A laser beam introducing portion and a liquid jet introducing portion are connected to the nozzle, but other than these are unnecessary. Therefore, the nozzle can be constructed with a single material so as to have high strength, and by using a nozzle with improved strength, the pressure of the liquid jet introduced and ejected into the nozzle is greatly improved. Can be made. For this reason, the processing efficiency by the liquid jet can be improved, and as a result, the processing can be performed by the liquid jet alone. Further, since the nozzle can be prevented from being damaged even if abrasive grains are mixed in the liquid jet, it is possible to perform processing using a liquid jet including not only liquid but also abrasive grains. When a liquid jet mixed with abrasive grains is applied to a processed portion, a polishing effect is exhibited, thereby reducing surface roughness in laser processing and obtaining excellent processing quality.
ノズルに接続されているレーザ光線導入部と液体ジェット導入部の形態としては、管状のものが挙げられる。これら導入部のうちの少なくとも一方がノズルに着脱可能に装着されることは、本発明の好ましい形態である。これは、例えばノズル内に導入された砥粒が接触することによってこれら導入部が傷付いた場合、新品に交換することができるためである。また、レーザ光線導入部には、該導入部内に液体ジェットが入り込むことを防ぐ透明な遮蔽板を装備することが望ましく、その場合、遮蔽板が砥粒の接触によって傷付く可能性が高い。遮蔽板が傷付くとレーザ光線の透過効率が低下するので遮蔽板を新たなものに交換する必要が生じ、そのためには、レーザ光線導入部ごと遮蔽板を交換すべく、レーザ光線導入部がノズルに着脱可能に装着されている形態は好ましい。 As a form of the laser beam introducing part and the liquid jet introducing part connected to the nozzle, a tubular one can be mentioned. It is a preferred embodiment of the present invention that at least one of these introduction parts is detachably attached to the nozzle. This is because, for example, when these introduction portions are damaged by contact of abrasive grains introduced into the nozzle, they can be replaced with new ones. Moreover, it is desirable to equip the laser beam introducing portion with a transparent shielding plate that prevents the liquid jet from entering the introducing portion. In this case, the shielding plate is highly likely to be damaged by the contact of abrasive grains. If the shielding plate is damaged, the transmission efficiency of the laser beam is reduced, so that it is necessary to replace the shielding plate with a new one. For this purpose, the laser beam introducing unit is used to replace the shielding plate with the laser beam introducing unit. The form which is detachably attached to the is preferable.
レーザ光線導入部からノズル内に導入するレーザ光線は、YAGレーザ発振器等のレーザ発振器から発振されるものであるが、ノズルに対するレーザ発振器の配置の自由度を高くするために、レーザ光線を屈折させる場合がある。レーザ光線の屈折は反射鏡で反射させることによるが、その反射鏡はノズル内に設けることができる。その場合、ノズル内に反射鏡を配設すれば、上記のようにノズルの強度を損ねることなく設けることができる。 The laser beam introduced into the nozzle from the laser beam introduction unit is oscillated from a laser oscillator such as a YAG laser oscillator, but refracts the laser beam in order to increase the degree of freedom of arrangement of the laser oscillator with respect to the nozzle. There is a case. Although the laser beam is refracted by a reflecting mirror, the reflecting mirror can be provided in the nozzle. In that case, if a reflecting mirror is provided in the nozzle, it can be provided without impairing the strength of the nozzle as described above.
反射鏡をノズル内に設ける形態は一例であり、反射鏡はノズルに着脱可能に装着されたレーザ光線導入部に設けることもできる。その場合、レーザ光線導入部をノズルに着脱可能に装着する構成にすれば、反射鏡が砥粒で傷付いても、その反射鏡をレーザ光線導入部ごと容易に交換することができる。反射鏡が傷付くとレーザ光線の反射効率が低下してレーザ光線の強度が低下してしまうので、交換は必要である。 The form in which the reflecting mirror is provided in the nozzle is an example, and the reflecting mirror can also be provided in a laser beam introducing portion that is detachably attached to the nozzle. In this case, if the laser beam introduction part is detachably attached to the nozzle, the reflection mirror can be easily replaced with the laser beam introduction part even if the reflection mirror is damaged by abrasive grains. If the reflecting mirror is damaged, the reflection efficiency of the laser beam is lowered and the intensity of the laser beam is lowered. Therefore, replacement is necessary.
本発明のノズルは円筒状であるが、その内部が、軸方向中間部に形成された内径絞り部によって、一端側の大径流路と他端側の小径流路とに分けられ、大径流路側に射出口が配されるとともに液体ジェット導入部が接続され、小径流路側にレーザ光線導入部が接続されるとともに反射鏡が配設されている構造は、次の点で有用である、すなわち、液体ジェットは液体ジェット導入部から大径流路に導入され射出口から射出されるが、内径絞り部があることにより、射出口とは反対側の小径流路に入り込みにくく、したがってレーザ光線導入部に液体ジェットが入って逆流することが抑えられる。また、レーザ光線導入部に上記遮蔽板が設けられている場合には、液体ジェットが内径絞り部に遮られてその遮蔽板に当たりにくく、交換時期を延長させることができる。 Although the nozzle of the present invention is cylindrical, the inside is divided into a large-diameter channel on one end side and a small-diameter channel on the other end side by an inner-diameter restricting portion formed in the middle in the axial direction. The structure in which the injection port is arranged and the liquid jet introduction part is connected, the laser beam introduction part is connected to the small-diameter channel side, and the reflecting mirror is arranged is useful in the following points: The liquid jet is introduced into the large-diameter flow channel from the liquid jet introduction part and is ejected from the injection port. However, the presence of the inner-diameter restricting part makes it difficult for the liquid jet to enter the small-diameter flow channel on the side opposite to the injection port. The liquid jet is prevented from entering and backflowing. Further, in the case where the shielding plate is provided in the laser beam introducing portion, the liquid jet is blocked by the inner diameter restricting portion so that it does not easily hit the shielding plate, and the replacement time can be extended.
本発明によれば、レーザ光線と、砥粒を含む液体ジェットの双方を導入してこれらを射出するノズルを、高い強度を有するように構成することができる。このため、液体ジェットの圧力を大幅に向上させることができ、これに加えて砥粒混合の液体ジェットを用いることにより、液体ジェットによる加工効率を向上させることができ、また、液体ジェット単独でも加工が可能になる。さらに、砥粒を含む液体ジェットにより加工部分を同時に研磨することができるので、レーザ加工での面粗さが低減されて優れた加工品質を得ることができる。 According to the present invention, a nozzle that introduces both a laser beam and a liquid jet containing abrasive grains and emits them can be configured to have high strength. For this reason, the pressure of the liquid jet can be greatly improved, and in addition to this, the processing efficiency by the liquid jet can be improved by using the liquid jet mixed with abrasive grains, and the processing can be performed by the liquid jet alone. Is possible. Furthermore, since the processing portion can be simultaneously polished by the liquid jet containing abrasive grains, the surface roughness in laser processing is reduced, and excellent processing quality can be obtained.
以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。
[1]レーザ・ジェット加工装置の構成
図1は一実施形態のレーザ・ジェット加工装置1を示しており、該装置1は、上面が水平な直方体状の基台10を有している。この基台10上には、水平なX方向およびY方向に移動自在とされたXY移動テーブル11が設けられており、このXY移動テーブル11上に円盤状のワークテーブル12が水平に設置されている。レーザ・ジェット加工が施されるワークはワークテーブル12上に保持され、上方に配置されたノズル50から射出されるレーザ光線および液体ジェットによって加工される。ワークテーブル12は、空気吸引によってワークを吸着、保持する真空チャック式である。加工の対象となるワークは、半導体ウエーハや樹脂の薄板からなる基板等の比較的脆性の高いものとされ、そのワークに切断や溝形成といった所要の加工が施される。
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[1] Configuration of Laser Jet Processing Apparatus FIG. 1 shows a laser jet processing apparatus 1 according to an embodiment, and the apparatus 1 has a rectangular
XY移動テーブル11は、基台10上にX方向に移動自在に設けられたX軸ベース20と、このX軸ベース20上にY方向に移動自在に設けられたY軸ベース30との組み合わせで構成されている。X軸ベース20は基台10上に固定されたX方向に延びる一対の平行なガイドレール21,21に摺動自在に取り付けられており、X軸駆動機構22によってX方向に移動させられる。Y軸ベース30はX軸ベース20上に固定されたY方向に延びる一対の平行なガイドレール31,31に摺動自在に取り付けられており、Y軸駆動機構32によってY方向に移動させられる。
The XY movement table 11 is a combination of an
ワークテーブル12はY軸ベース30上に回転自在あるいは固定状態で設置されており、X軸ベース20およびY軸ベース30の移動に伴って、X方向あるいはY方向に移動させられる。X軸ベース20およびY軸ベース30の移動方向および移動速度を適宜に調節することにより、X方向およびY方向の直線移動のみならず、ワークテーブル12を曲線状に移動させて曲線加工を施すことができるようになっている。
The work table 12 is rotatably or fixedly installed on the Y-
ワークテーブル12の中央には矩形状の開口12aが空いており、この開口12aの下方であってY軸ベース30内には、ノズル50から射出された液体ジェットを受ける受水槽が設けられている。この受水槽には、液体ジェットを回収して清浄化した後に再びノズル50に戻す循環装置が接続されている(受水槽および循環装置は図示略)。
A
基台10の一側面(図1で右奥側の見えない側面)には鉛直方向(Z方向)上方に延びる角柱状のコラム13が固定されており、このコラム13の基台10側の面には、ワークテーブル12上までY方向に沿って延びる円筒状の加工軸40が設けられている。この加工軸40はコラム13に沿って上下動自在に設けられ、コラム13内に収容された図示せぬ上下駆動機構によって上下動させられる。そして、その加工軸40の先端には、ブラケット41を介してレーザ光線および液体ジェットを下方に射出するノズル50が取り付けられている。
A
ノズル50は、図2に示すように、外径が一定の円筒部51の一端(図2で下端)から円錐部52が延びている円筒体であり、円筒部51の他端(図2で上端)は端板部53で塞がれ、円錐部52の先端に射出口54が開口している。このノズル50は、射出口54を下に配し、軸方向をZ方向と平行にしてブラケット41に取り付けられている。その取付状態での円筒部51の上端には、レーザ光線導入管(レーザ光線導入部)60が、また下端には液体ジェット導入管(液体ジェット導入部)70が、それぞれ着脱可能に挿入されて装着されている。各導入管60,70は円筒状で、互いに平行な状態でノズル50の径方向に延びている。なお、図1では各導入管60,70の図示を省略している。
As shown in FIG. 2, the
レーザ光線導入管60には、YAGレーザ発振器等の図示せぬレーザ発振器が接続されており、このレーザ発振器で発振されたレーザ光線がレーザ光線導入管60内を同軸的に通ってノズル50内に導入されるようになっている。レーザ発振器で発振されるレーザ光線は、例えば出力1〜5W、波長1064nmの特性を有するものなどが好適に用いられる。
A laser oscillator (not shown) such as a YAG laser oscillator is connected to the laser
レーザ光線導入管60は、図3に示すように円筒状の本体部61を主体としており、その本体部61の先端にステー部62を介して反射鏡63が設けられている。ステー部62は本体部61の一部を残して切り欠くことにより形成されたもので断面円弧状であり、本体部61の軸方向に延びている。そしてこのステー部62の先端に、凹面状に形成された反射鏡63がステー部62に一体に設けられている。レーザ光線導入管60内を通ってノズル50内に導入されたレーザ光線は、反射鏡63で集光されるとともにビーム状に細く変換され、下方に向けて90°に屈折させられるようになっている(図2の符号Lはレーザ光線を示している)。また、本体部61の先端には、先端開口を塞ぐ透明な遮蔽板64が固定されている。この遮蔽板64により、ノズル50内に導入された液体ジェットがレーザ光線導入管60内に入り込んで逆流することが防がれるようになっている。レーザ光線導入管60は、反射鏡63で集光され細いビーム状に反射したレーザ光線が射出口54から同軸的に射出されるように、本体部61がノズル50の円筒部51に装着される。
As shown in FIG. 3, the laser
液体ジェット導入管70には、砥粒が適宜な割合で混入された水を高圧化して該導入管70内に供給する図示せぬ液体ジェット供給装置が接続されており、この液体ジェット供給装置から供給された砥粒を含む液体ジェットが液体ジェット導入管70内を通ってノズル50内に導入されるようになっている。砥粒は、レーザ光線を吸収または反射しない石英やガラス、ダイヤモンド、あるいはフロロカーボンやポリスチレン等の有機物が好適に用いられ、金属製は好ましくない。砥粒の大きさ、すなわち砥粒径は、レーザ光線導入管60からノズル50内に導入されるレーザ光線の波長の5分の1程度あるいはそれ以下が望ましく、10分の1以下がより望ましい。砥粒径がレーザ光線の波長の5分の1〜10分の1程度である場合には、水への砥粒の混合割合は10%以下が望ましく、5%以下がより望ましい。また、水圧は液体ジェットによる加工効果を得るためには50MPa以上とすることが好ましく、さらに加工効果を充分得るためには200MPa程度とすることがより好ましい。
Connected to the liquid
[2]レーザ・ジェット加工装置の作用
以上が本実施形態のレーザ・ジェット加工装置1の構成である。該加工装置1によると、ワークテーブル12上にワークが吸着、保持され、そのワークに対して加工軸40を下降させてノズル50を近付け、そのノズル50からビーム状に下方に射出されるレーザ光線および液体ジェットを同時に当てながらXY移動テーブル11を適宜に移動させることにより、ワークに対して切断や溝形成といった所要の加工が施される。
[2] Operation of Laser Jet Processing Apparatus The configuration of the laser jet processing apparatus 1 of the present embodiment has been described above. According to the processing apparatus 1, the work is attracted and held on the work table 12, the
ノズル50内においては、液体ジェット導入管70から導入された液体ジェットがノズル50内に充満してさらに高圧化し、その液体ジェットは射出口54から下方に向けてビーム状に射出してワークに当たる。一方、レーザ光線導入管60から導入されたレーザ光線は反射鏡63で90°屈折して射出口54から射出する液体ジェット中に同軸的に導光され、射出口54から射出してワークに照射される。ワークはレーザ光線で溶融されて加工され、液体ジェットは、例えばレーザ光線の熱で生じる加工屑を除去して再付着を防止し、また、レーザ光線の加工点を冷却するように機能する。
In the
本実施形態のレーザ・ジェット加工装置1によれば、ノズル50にはレーザ光線導入管60と液体ジェット導入管70が装着されているが、これら以外のものはノズル50に付加する不要はない。したがってノズル50自体は単一材料で一体に、かつ高い強度を有するように構成することができる。例えばノズル50は耐久性の高いステンレス等の金属で形成して強度を向上させたものとすることにより、ノズル50内に導入して射出する液体ジェットの圧力を大幅に向上させることができる。このため、ワークに当たる液体ジェットの圧力を高めることができる。さらに、ノズル50の強度向上に伴い液体ジェットに砥粒を混合させることができるため、圧力の向上とあいまって液体ジェット単独でも切断等の加工が可能になる。さらに砥粒混合の液体ジェットを加工部分に当てると研磨効果が発揮され、これによってレーザ加工での面粗さが低減されて優れた加工品質を得ることができる。
According to the laser jet processing apparatus 1 of the present embodiment, the laser
また、ノズル50内では液体ジェット中の砥粒が高い圧力で散乱している状態であるから、その砥粒が反射鏡63や遮蔽板64に当たって傷付く可能性が高い。反射鏡63が傷付くとレーザ光線の反射効率が低下してレーザ光線の強度が低下してしまうので交換が必要となってくる。また、遮蔽板64が傷付くとレーザ光線の透過効率が低下し、やはり強度が低下する。そこで、反射鏡63や遮蔽板64が傷付いたら、レーザ光線導入管60をノズル50から取り外し、新たなものに交換すればよい。本実施形態では、このようにレーザ光線導入管60ごと反射鏡63および遮蔽板64を交換することにより、反射鏡63および遮蔽板64の交換を容易に行うことができる。
Further, since the abrasive grains in the liquid jet are scattered at a high pressure in the
[3]ノズルの別形態
図4および図5はノズルの別形態を示している。これらノズルは上記ノズル50と外形は同じであるが、内部構造が異なっている。
図4に示すノズル50の内部には、軸方向の中間部に、軸方向に直交する平面で形成された段部55が形成されており、この段部55によって、軸方向に延びる流路が、射出口54側の大径流路56と、小径流路57とに分けられている。これら流路56,57は断面円形でノズル50と同軸的に形成されている。
[3] Another form of nozzle FIGS. 4 and 5 show another form of nozzle. These nozzles have the same external shape as the
In the
そして、液体ジェット導入管70は大径流路56に連通するように装着され、反射鏡63を備えたレーザ光線導入管60は小径流路57に連通するように装着されている。この場合のレーザ光線導入管60は上記ステー部62を有してはおらず、反射鏡63は本体部61に直接設けられている。
The liquid
このノズル50によれば、反射鏡63で反射したレーザ光線(図4の符号Lで示す)は小径流路57から大径流路56を経て射出口54から射出され、液体ジェットは大径流路56を通って射出口54から射出される。この場合、液体ジェットは段部があることにより小径流路57に入り込みにくく、このため、反射鏡63や遮蔽板64が砥粒で傷付きにくくなり、レーザ光線導入管60の交換時期を延長させることができるといった利点を有する。
According to the
図5に示すノズル50の内部には、レーザ光線導入管60から導入されたレーザ光線を射出口54に向けて反射させる反射鏡58が、上端面に一体に形成されている。反射鏡58は、上記実施形態の反射鏡63と同様に凹面状に形成されており、レーザ光線導入管60内を通ってノズル50内に導入されたレーザ光線(図5の符号Lで示す)は、反射鏡58で集光されるとともにビーム状に細く変換され、下方に向けて90°に屈折させられる。このためレーザ光線導入管60は図3に示したようにステー部62および反射鏡63を備えておらず、本体部61の先端に遮蔽板64が設けられているのみの構成となっている。このように反射鏡58をノズル50に一体に形成すると、その反射鏡58をノズル50の強度を損ねることなく設けることができる。
In the
1…レーザ・ジェット加工装置
50…ノズル
54…射出口
55…段部(内径絞り部)
56…大径流路
57…小径流路
60…レーザ光線導入管
63…反射鏡
70…液体ジェット導入管
L…レーザ光線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser
56 ... Large-
Claims (7)
該ノズル内にレーザ光線を導入するレーザ光線導入部と、
該ノズル内に砥粒を含む液体ジェットを導入する液体ジェット導入部とを具備することを特徴とするレーザ・ジェット加工装置。 A cylindrical nozzle having an injection port capable of simultaneously and coaxially emitting both a laser beam and a liquid jet containing abrasive grains;
A laser beam introducing section for introducing a laser beam into the nozzle;
A laser jet machining apparatus comprising: a liquid jet introduction unit that introduces a liquid jet containing abrasive grains into the nozzle.
前記大径流路側に前記射出口が配されるとともに前記液体ジェット導入部が接続され、
前記小径流路側に前記レーザ光線導入部が接続されるとともに前記反射鏡が配設されていることを特徴とする請求項4または5に記載のレーザ・ジェット加工装置。 The inside of the nozzle is divided into a large-diameter channel on one end side and a small-diameter channel on the other end side by an inner diameter restricting portion formed in the intermediate portion in the axial direction,
The injection port is arranged on the large diameter channel side and the liquid jet introduction part is connected,
6. The laser jet machining apparatus according to claim 4, wherein the laser beam introducing section is connected to the small diameter flow path side and the reflecting mirror is disposed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006006393A JP4870438B2 (en) | 2006-01-13 | 2006-01-13 | Laser jet processing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006006393A JP4870438B2 (en) | 2006-01-13 | 2006-01-13 | Laser jet processing equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007185694A true JP2007185694A (en) | 2007-07-26 |
JP4870438B2 JP4870438B2 (en) | 2012-02-08 |
Family
ID=38341219
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006006393A Active JP4870438B2 (en) | 2006-01-13 | 2006-01-13 | Laser jet processing equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4870438B2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010088501A3 (en) * | 2009-02-02 | 2011-05-12 | Corning Incorporated | Material sheet handling system and processing methods |
EP2476514A1 (en) * | 2011-01-12 | 2012-07-18 | Sandvik Intellectual Property AB | A method and an apparatus for treating at least one work-piece |
DE102011102166A1 (en) * | 2011-05-20 | 2012-11-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for homogenizing the laser beam profile in processes using a liquid jet laser and corresponding device |
WO2020215715A1 (en) * | 2019-04-25 | 2020-10-29 | 孙树峰 | Laser-jet liquid beam self-generating abrasive flow combined machining head and working method |
JP2021003756A (en) * | 2019-06-25 | 2021-01-14 | 株式会社グランドライン | Nozzle for blast processing and blast processing method with use of nozzle |
US20210252637A1 (en) * | 2019-04-25 | 2021-08-19 | Shufeng Sun | Laser-jet liquid beam self-generated abrasive particle flow composite processing device and method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS614670A (en) * | 1984-06-20 | 1986-01-10 | Ryoji Kobayashi | Cutting method by superhigh-speed abrasive powder fluid jet |
JPH01316200A (en) * | 1988-06-14 | 1989-12-21 | Diesel Kiki Co Ltd | Processing device using liquid jet |
-
2006
- 2006-01-13 JP JP2006006393A patent/JP4870438B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS614670A (en) * | 1984-06-20 | 1986-01-10 | Ryoji Kobayashi | Cutting method by superhigh-speed abrasive powder fluid jet |
JPH01316200A (en) * | 1988-06-14 | 1989-12-21 | Diesel Kiki Co Ltd | Processing device using liquid jet |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010088501A3 (en) * | 2009-02-02 | 2011-05-12 | Corning Incorporated | Material sheet handling system and processing methods |
US8528886B2 (en) | 2009-02-02 | 2013-09-10 | Corning Incorporated | Material sheet handling system and processing methods |
EP2476514A1 (en) * | 2011-01-12 | 2012-07-18 | Sandvik Intellectual Property AB | A method and an apparatus for treating at least one work-piece |
WO2012095411A1 (en) * | 2011-01-12 | 2012-07-19 | Sandvik Intellectual Property Ab | A method and an apparatus for treating at least one workpiece |
DE102011102166A1 (en) * | 2011-05-20 | 2012-11-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for homogenizing the laser beam profile in processes using a liquid jet laser and corresponding device |
JP2021523833A (en) * | 2019-04-25 | 2021-09-09 | 樹峰 孫 | Multi-tasking equipment and method using self-generated abrasive grain flow based on a beam consisting of a laser and a jet liquid |
KR20210029163A (en) * | 2019-04-25 | 2021-03-15 | 슈펑 순 | Laser-injection liquid beam autogenous abrasive grain flow complex processing head and operation method |
US20210252637A1 (en) * | 2019-04-25 | 2021-08-19 | Shufeng Sun | Laser-jet liquid beam self-generated abrasive particle flow composite processing device and method |
WO2020215715A1 (en) * | 2019-04-25 | 2020-10-29 | 孙树峰 | Laser-jet liquid beam self-generating abrasive flow combined machining head and working method |
JP2021528254A (en) * | 2019-04-25 | 2021-10-21 | 樹峰 孫 | Composite machining head and working method based on the flow of abrasive particles by laser and jet liquid beam |
KR102378547B1 (en) * | 2019-04-25 | 2022-03-24 | 슈펑 순 | Laser-jet liquid beam autogenous abrasive grain flow multi-tasking head and operation method |
JP7044280B2 (en) | 2019-04-25 | 2022-03-30 | 樹峰 孫 | Multi-tasking equipment and method using self-generated abrasive grain flow based on a beam consisting of a laser and a jet liquid |
JP7045736B2 (en) | 2019-04-25 | 2022-04-01 | 樹峰 孫 | Composite machining head and working method based on the flow of abrasive particles by laser and jet liquid beam |
JP2021003756A (en) * | 2019-06-25 | 2021-01-14 | 株式会社グランドライン | Nozzle for blast processing and blast processing method with use of nozzle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4870438B2 (en) | 2012-02-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4870438B2 (en) | Laser jet processing equipment | |
US7728258B2 (en) | Laser machining of a workpiece | |
JP5431831B2 (en) | Laser processing equipment | |
TWI593498B (en) | Laser processing device | |
JP4993886B2 (en) | Laser processing equipment | |
JP5192216B2 (en) | Laser processing equipment | |
JP2004337947A (en) | Laser beam machining device | |
JP3871240B2 (en) | Hybrid processing equipment | |
WO2007013293A1 (en) | Hybrid laser processing system | |
JP5017882B2 (en) | Hybrid laser processing method | |
JP2007061914A (en) | Hybrid machining device | |
JP2018524173A (en) | Delivery device and associated method that can be used for laser peening | |
JP2010120038A (en) | Laser beam machining apparatus and method | |
JP2004167590A (en) | Machining apparatus | |
JP2012101230A (en) | Laser beam machining device | |
JP4123390B2 (en) | Hybrid machining apparatus and hybrid machining method | |
KR20190040906A (en) | Laser machining apparatus | |
JPH07256479A (en) | Laser beam machine and laser beam processing method | |
JP5324828B2 (en) | Laser processing equipment | |
JP6951152B2 (en) | Grinding device | |
JP2009226417A (en) | Laser beam machining method and its apparatus | |
JP6974979B2 (en) | Grinding device | |
JP2011125871A (en) | Laser beam machining apparatus | |
JP5501100B2 (en) | Laser processing equipment | |
TW202322950A (en) | Laser processing apparatus and debris remover |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081121 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110414 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110421 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110613 |
|
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: 20111107 |
|
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: 20111117 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20251125 Year of fee payment: 14 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20251125 Year of fee payment: 14 |