JP2919037B2 - レーザパターン形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はレーザパターン形成装置に関し、特にＱスイ
ッチレーザによるダルロール加工装置に関する。

従来技術 従来、レーザによるダルロール加工装置においては、
加工時間の短縮を図るために１台のレーザ発振器から出
射されるレーザ光を光学系によって分割し、同一の図形
あるいは異なる図形を同時に複数箇所で加工していた。

また、複数のレーザ発振器を用意し、これら複数のレ
ーザ発振器から出射されるレーザ光を同時にロール表面
に集光照射していた。

ここで、ダルロールとはダル加工により表面にある粗
さを付与されたロールであり、このダルロールで鋼板を
圧延することにより、ダルロールに施された図形を鋼板
に転写し、その図形により鋼板への塗装、鋼板のプレス
成形などを行いやすくする。

Nd:YAGなどをレーザ媒体とするＱスイッチレーザ発振
器では、内部に設置されたAO（Acousto Optic）変調へ
の音波の伝播時間、レーザの立上り時間、レーザのパル
ス幅、レーザのジッタ、励起時間などがあり、せいぜい
数十KHZまでが発振の上限となっている。

加工時間を短縮するためには出力されたレーザ光を分
割するか、あるいは複数台のレーザ発振器夫々から出力
されるレーザ光を同時に照射するロール加工装置が一般
的である。

また、ロール加工時に複数のレーザ源を用い、各ビー
ム毎の尖頭値のバラツキを安定化させるために、複数の
ビームを照射してその集合体により１つの凹凸がロール
面に形成されるものがある。

上記のダルロール加工に関しては、特開招63−207485
号公報に詳述されている。

このような従来のレーザによるダルロール加工装置で
は、加工時間の短縮を図るために、図形を複数箇所で同
時に加工する必要があるので、複数のレーザ光学系や複
数のデータ処理系統が必要となり、システムが複数で高
価なものになるという問題がある。

また、１レーザ発振器すなわち１加工光学系当りの加
工時間がＱスイッチレーザ発振器の最高動作周波数に制
約されるため、レーザ発振器の性能で加工時間が規定さ
れていた。ＱスイッチNd:YAGレーザの場合、これがおお
よそ50KHZである。

発明の目的 本発明は上記のような従来のものの問題点を除去すべ
くなされたもので、レーザ光学系やデータ処理系が単独
で済み、装置の簡素化および低価格化を可能とすること
ができ、加工品質の高い状態を再現性よく維持すること
ができるレーザパターン形成装置の提供を目的とする。

発明の構成 本発明によるレーザパターン形成装置は、複数のレー
ザ発振器と、予め設定された基準クロックを基に前記複
数のレーザ発振器各々からのレーザ光が交互に出射され
るようその出射タイミングを制御する制御手段と、前記
複数のレーザ発振器各々からのレーザ光を同軸光路上に
合成する合成手段と、前記合成手段により合成されたレ
ーザ光の被加工物上への照射タイミングを制御する制御
手段とを有することを特徴とする。

実施例 次に、本発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。図において、レーザ発振器1,2から内部AO変調器
3,4を介して出射されたレーザ光100,101は夫々ミラー5a
〜5cを介して偏光ビームスプリッタ６に入力され、偏光
ビームスプリッタ６により同軸光路上のレーザ光102と
して合成されて外部AO変調器７に出力される。

外部AO変調器７がゲートオンになると、偏光ビームス
プリッタ６からのレーザ光102が透過光103として集光レ
ンズ８を通ってロール10表面に照射される。

また、外部AO変調器７がゲートオフになると、偏光ビ
ームスプリッタ６からのレーザ光102が回折光104として
ヒートシンク９に照射されて吸収されるので、ロール10
に対してレーザ加工が行われることはない。

メモリ11には通信回線110を介して入力された、ある
いは図示せぬフロッピィディスクなどから読込まれたロ
ール10に対するダル目情報が格納されており、CPU12は
このメモリ11からダル目情報を読出し、ダル目情報に基
づいてＱスイッチパルス制御部13へ必要な信号の授受を
行う。

Ｑスイッチパルス制御部13はCPU12からの信号によ
り、基準クロックS1をクロックS3,S4に２分割し、信号
線120,121を介してレーザ発振器1,2に出力する。

したがって、レーザ発振器1,2には位相が互いに1/2ず
つずれたクロックS3,S4が入力されることになるので、
レーザ発振器1,2からレーザ光100,101が交互に出射され
る。

偏光ビームスプリッタ６ではレーザ発振器1,2からの
レーザ光100,101を同軸光路上のレーザ光102として合成
するので、レーザ光102は基準クロックS1の周期で出射
されることとなる。

レーザ発振器1,2において発振可能な最高周波数がク
ロックS3,S4の周波数であれば、偏光ビームスプリッタ
６からはその最高周波数の２倍の周波数でレーザ光102
が出射されることになり、レーザ発振器1,2どちらか１
台でロール10をダル加工するときの２倍のスピードでロ
ール10をダル加工することができる。

また、Ｑスイッチパルス制御部13からはクロックS2が
CPU12からの信号により、すなわちダル目情報に基づい
て信号線122を介して外部AO変調器７に出力されるの
で、外部AO変調器７ではそのクロックS2によりゲートオ
ン／オフが行われる。

これにより、ロール10の表面にはメモリ11に格納され
たダル目情報に応じたレーザ加工が行われる。

このとき、外部AO変調器７では最高で基準クロックS1
の周期までスイッチングが可能である。

第２図は本発明の一実施例による加工例を示す図であ
る。図において、偏光ビームスプリッタ６で合成され、
外部AO変調器７でスイッチングされた透過光103が集光
レンズ８を通過してロール10の加工エリア10aに照射さ
れることにより、ロール10にはダル目Ａのような図形が
つけられる。

このダル目Ａの情報をメモリ11に格納することによ
り、レーザ加工で任意の図形をロール10の表面に描くこ
とができる。

このように、レーザ発振器1,2各々からのレーザ光10
0,101の位相を互いに1/2ずつずらし、これらレーザ光10
0,101を偏光ビームスプリッタ６で同軸光路上に合成す
るようにすることによって、レーザ加工周波数の限界値
をレーザ振器1,2のＱスイッチ最高動作周波数の２倍に
高めることができるので、加工時間を短縮することがで
きる。

また、レーザ光学系やデータ処理系が単独で済むの
で、装置の簡素化および低価格化を可能とすることがで
きる。

さらに、Ｑスイッチレーザを十分高いピークパワーを
持った状態で動作させることがでるので、加工品質の高
い状態をさ再現性よく維持することができる。

尚、本発明の一実施例では２台のレーザ発振器1,2各
々からのレーザ光100,101を合成するようにしたが、３
台以上のレーザ発振器各々からのレーザ光を合成するよ
うにしてもよい。

また、本発明の一実施例ではダルロール加工装置につ
いて述べたが、他のレーザ加工装置に適用できることは
明白であり、これらに限定されない。

発明の効果 以上説明したように本発明によれば、複数のレーザを
発振器各々からのレーザ光の出射タイミングをずらし、
それらのレーザ光を同軸光路上に合成するようにするこ
とによって、レーザ光学系やデータ処理系が単独で済
み、装置の簡素化および低価価格化を可能とすることが
でき、加工品質の高い状態を再現性よく維持することが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は本発明の一実施例による加工例を示す図である。 主要部分の符号の説明 1,2……レーザ発振器 ６……偏光ビームスプリッタ ７……外部AO変調器 10……ロール 11……メモリ 12……CPU 13……Ｑスイッチパルス制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 比良 隆明 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 平１−254392（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−199588（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−207485（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−114583（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のレーザ発振器と、予め設定された基
   準クロックを基に前記複数のレーザ発振器各々からのレ
   ーザ光が交互に出射されるようその出射タイミングを制
   御する制御手段と、前記複数のレーザ発振器各々からの
   レーザ光を同軸光路上に合成する合成手段と、前記合成
   手段により合成されたレーザ光の被加工物上への照射タ
   イミングを制御する制御手段とを有することを特徴とす
   るレーザパターン形成装置。