JP4269230B2 - Axis alignment method for hybrid machining apparatus and hybrid machining apparatus - Google Patents

Axis alignment method for hybrid machining apparatus and hybrid machining apparatus Download PDF

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Description

本発明はハイブリッド加工装置の軸合せ方法およびハイブリッド加工装置に関し、より詳しくは、例えば液体流を被加工物に噴射するとともに液体流内を透過させてからレーザ光を被加工物に照射して所要の加工を行うハイブリッド加工装置の軸合せ方法およびハイブリッド加工装置に関する。   The present invention relates to a shaft alignment method for a hybrid processing apparatus and a hybrid processing apparatus. The present invention relates to a method of aligning a hybrid machining apparatus that performs the above machining and a hybrid machining apparatus.

従来、被加工物に高圧の液体流を噴射するとともに上記液体流内を透過させたレーザ光を被加工物に照射して所要の切断加工を行うようにしたハイブリッド加工装置は知られている(例えば特許文献1、特許文献2)。
こうした従来のハイブリッド加工装置では、高圧の液体をノズルへ供給し、ノズルの先端開口部から高圧の液体流を被加工物へ噴射し、この液体流内でレーザ光を案内して被加工物まで導いて照射するようにしている。こうした従来の装置においては、加工開始前に上記ノズルから噴射される液体流の軸心とレーザ光の光軸とを一致させるようにしている。つまり、液体流の軸心とレーザ光の光軸とを一致させることによって、液体流内から外部へのレーザ光の漏れ量を最も少なくしてエネルギーの損失を抑えるようにしている。
特公平2−1621号公報。 特開2001−321977号公報。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a hybrid processing apparatus that performs a required cutting process by irradiating a workpiece with a laser beam transmitted through the liquid flow while injecting a high-pressure liquid flow onto the workpiece ( For example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
In such a conventional hybrid processing apparatus, a high-pressure liquid is supplied to the nozzle, a high-pressure liquid flow is ejected from the opening at the tip of the nozzle to the workpiece, and laser light is guided in this liquid flow to the workpiece. It is guided and irradiated. In such a conventional apparatus, the axis of the liquid flow ejected from the nozzle and the optical axis of the laser beam are made to coincide with each other before the start of processing. That is, by aligning the axial center of the liquid flow with the optical axis of the laser light, the amount of leakage of laser light from the liquid flow to the outside is minimized to suppress energy loss.
Japanese Patent Publication No. 2-1621. JP 2001-321977 A.

ところで、上述した従来の加工装置では、液体流の軸心とレーザ光の光軸が一致しているかどうかを調べるために、防水処理したエネルギーモニタを設置していた。しかしながら、従来の装置では、液体流の軸心とレーザ光の光軸が一致しているか否かを正確に測定することができず、しかも切断加工中に液体流の軸心とレーザ光の光軸とが一致しているか否かを測定することができないという欠点があった。
さらに、従来のハイブリッド加工装置における液体流の径は50μm程度に設定されて非常に細いために、被加工物の加工中の温度変化や振動などによって液体流の軸心とレーザ光の光軸とがずれ易いという欠点もあった。
By the way, in the above-described conventional processing apparatus, in order to check whether or not the axial center of the liquid flow and the optical axis of the laser beam coincide with each other, a waterproof energy monitor is installed. However, the conventional apparatus cannot accurately measure whether the axis of the liquid flow coincides with the optical axis of the laser beam, and the axis of the liquid flow and the light of the laser beam during the cutting process. There is a drawback that it is not possible to measure whether or not the axis coincides.
Furthermore, since the diameter of the liquid flow in the conventional hybrid processing apparatus is set to about 50 μm and is very thin, the liquid flow axis and the optical axis of the laser beam are caused by temperature change or vibration during processing of the workpiece. There is also a drawback that the shift easily occurs.

上述した事情に鑑み、第1の本発明は、被加工物に向けて高圧の液体流を噴射するとともに、上記液体流内にレーザ光を透過させてから被加工物に照射するようにしたハイブリッド加工装置において、
上記液体流内をレーザ光が透過する際に生じるラマン散乱光の強度を測定し、上記ラマン散乱光の強度が最大になるように液体流とレーザ光とを相対移動させて上記液体流の軸心とレーザ光の光軸とを一致させるようにしたものである。
また、第2の本発明は、ノズルから被加工物に向けて高圧の液体流を噴射するとともに、上記液体流内にレーザ光を透過させてから被加工物に照射するようにしたハイブリッド加工装置において、
上記液体流内をレーザ光が透過する際に生じるラマン散乱光の強度を測定する測定手段と、上記液体流の軸心とレーザ光の光軸を相対移動させる軸移動手段を設け、上記測定手段によって測定するラマン散乱光の強度が最大となるように上記軸移動手段によって液体流の軸心とレーザ光の光軸を相対移動させて、液体流の軸心とレーザ光の光軸を一致させるようにしたものである。
In view of the circumstances described above, the first aspect of the present invention is a hybrid in which a high-pressure liquid flow is ejected toward a workpiece, and laser light is transmitted through the liquid flow before being irradiated on the workpiece. In processing equipment,
The intensity of Raman scattered light generated when laser light passes through the liquid flow is measured, and the liquid flow and the laser light are moved relative to each other so that the intensity of the Raman scattered light is maximized. The heart and the optical axis of the laser beam are made to coincide with each other.
Further, the second aspect of the present invention is a hybrid machining apparatus in which a high-pressure liquid flow is ejected from a nozzle toward a workpiece, and a laser beam is transmitted through the liquid flow before being irradiated on the workpiece. In
A measuring means for measuring the intensity of Raman scattered light generated when laser light is transmitted through the liquid flow; and an axis moving means for relatively moving the axis of the liquid flow and the optical axis of the laser light. The axial center of the liquid flow and the optical axis of the laser light are moved relative to each other by the axial movement means so that the intensity of the Raman scattered light measured by the above is maximized, so that the axial center of the liquid flow and the optical axis of the laser light coincide with each other. It is what I did.

上述した本発明によれば、ラマン散乱光の強度を測定することで、液体流の軸心とレーザ光の光軸とを容易に一致させることができる。
したがって、従来と比較して、液体流の軸心とレーザ光の軸心との位置合せが容易なハイブリッド加工装置の軸合せ方法およびハイブリッド加工装置を提供できる。
According to the present invention described above, the axial center of the liquid flow and the optical axis of the laser light can be easily matched by measuring the intensity of the Raman scattered light.
Therefore, it is possible to provide an axial alignment method and a hybrid machining apparatus for a hybrid machining apparatus, in which the alignment of the liquid flow axis and the laser beam axis is easier than in the prior art.

以下図示実施例について本発明を説明すると、図1ないし図3において、1はハイブリッド加工装置1であり、ウォータジェット流(液体流)Wとレーザ光Lにより被加工物2を所要形状に切断加工することができる。
ハイブリッド加工装置1は、薄板状の被加工物2を載置する加工テーブル3と、レーザ光Lを発振するレーザ発振器4と、被加工物2に向けてウォータジェット流Wを噴射するとともにレーザ光Lを照射する加工ヘッド5と、高圧水を加工ヘッド5へ給送する図示しないポンプを備えている。
上記加工テーブル3上の被加工物2に対して加工ヘッド5に設けたノズル6からウォータジェット流Wを噴射すると同時に、ノズル6からのウォータジェット流W内を透過させたレーザ光Lを被加工物2に照射し、その状態において加工テーブル3と加工ヘッド5とを水平面におけるXY方向に相対移動させることで、被加工物2を所要形状に切断加工できるようになっている。
本実施例においては、レーザ発振器4として、YAGレーザあるいは半導体レーザを発振させるレーザ発振器を用いている。また、被加工物2としては、半導体ウエハを想定していが、セラミックや金属などにも本発明を適用できるものである。
The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. In FIGS. 1 to 3, reference numeral 1 denotes a hybrid machining apparatus 1, which cuts a workpiece 2 into a required shape by a water jet stream (liquid stream) W and laser light L. can do.
The hybrid machining apparatus 1 includes a machining table 3 on which a thin plate-like workpiece 2 is placed, a laser oscillator 4 that oscillates laser light L, a water jet stream W toward the workpiece 2, and a laser beam. A machining head 5 for irradiating L and a pump (not shown) for feeding high-pressure water to the machining head 5 are provided.
A water jet stream W is ejected from the nozzle 6 provided in the machining head 5 to the workpiece 2 on the machining table 3 and at the same time, the laser beam L transmitted through the water jet stream W from the nozzle 6 is processed. The workpiece 2 can be cut into a required shape by irradiating the workpiece 2 and moving the machining table 3 and the machining head 5 relative to each other in the XY directions on the horizontal plane.
In this embodiment, a laser oscillator that oscillates a YAG laser or a semiconductor laser is used as the laser oscillator 4. The workpiece 2 is assumed to be a semiconductor wafer, but the present invention can also be applied to ceramics and metals.

加工ヘッド5は、段付円筒状に形成されてレーザ光Lを集光する集光レンズ7を設けた第1ホルダ8と、段付円筒状に形成されて下端部中央にノズル6を設けた第2ホルダ11とを備えている。
第1ホルダ8は、水平面における直交方向のXY方向に移動される可動ベース12に連結されて鉛直方向に支持されており、レーザ発振器4からレーザ光Lが発振されると、該レーザ光Lは図示しない反射鏡等を介して第1ホルダ8の集光レンズ7に導かれて集光されたのち、下方側のノズル6に向けて照射されるようになっている。なお、レーザ光Lの光軸に対して集光レンズ7の位置を調整できるように集光レンズ7を設けた第1ホルダ8を可動ベース12に対して昇降自在に取り付けても良いし、また可動ベース12に対して水平面におけるXY方向に移動できるようにしても良い。
The processing head 5 is formed in a stepped cylindrical shape and provided with a first holder 8 provided with a condenser lens 7 for condensing the laser light L, and is formed in a stepped cylindrical shape and provided with a nozzle 6 in the center of the lower end. A second holder 11 is provided.
The first holder 8 is connected to the movable base 12 that is moved in the XY directions perpendicular to the horizontal plane and supported in the vertical direction. When the laser light L is oscillated from the laser oscillator 4, the laser light L is After being guided to the condensing lens 7 of the first holder 8 through a reflecting mirror (not shown) and the like, the light is irradiated toward the nozzle 6 on the lower side. The first holder 8 provided with the condensing lens 7 so as to adjust the position of the condensing lens 7 with respect to the optical axis of the laser light L may be attached to the movable base 12 so as to be movable up and down. The movable base 12 may be movable in the XY directions on the horizontal plane.

一方、ノズル6を設けた第2ホルダ11は、後述する位置調整手段13が備える支持部材14により鉛直方向に支持されている。後に詳述するが、位置調整手段13によって第2ホルダ11をレーザ光Lと直交するXY方向に移動させることにより、上記第1ホルダ8の集光レンズ7によって集光されるレーザ光Lの光軸と第2ホルダ11に設けたノズル6から噴射されるウォータジェット流Wの軸心とを一致させることができるようになっている。
第2ホルダ11の内部空間は、その下方内周部に嵌着した透明なガラス窓15によって上下の2区画に区分してあり、このガラス窓15よりも下方側となる第2ホルダ11の内部空間を給液通路16としている。2本の導管17を介して図示しないポンプから給液通路16内に高圧水を給送できるようになっている。この給液通路16内にノズル6の上端部を位置させてあるので、給液通路16に高圧水が給送されると、ノズル6の下端開口部から下方側の被加工物2に向けてウォータジェット流Wが液柱状となって噴射されるようになっている。
第2ホルダ11における上方側の内部空間に上記集光レンズ7を保持した第1ホルダ8の下端部を挿入している。集光レンズ7によって集光されたレーザ光Lはガラス窓15、給液通路16及びノズル6内の水、およびノズル6から噴射されるウォータジェット流Wを透過して被加工物2に照射されるようになっている。その際、図3に示すように、レーザ光Lはノズル6の内面で反射してノズル6の下端開口部を通過した後、ノズル6から噴射されたウォータジェット流Wにおける円筒状の境界面(大気とウォータジェット流Wとの境界)で繰り返し反射されつつ下方側へ案内されてから被加工物2に照射されるようになっている。
On the other hand, the second holder 11 provided with the nozzle 6 is supported in the vertical direction by a support member 14 provided in a position adjusting means 13 described later. As will be described in detail later, by moving the second holder 11 in the XY directions orthogonal to the laser light L by the position adjusting means 13, the light of the laser light L condensed by the condenser lens 7 of the first holder 8. The shaft and the axis of the water jet flow W ejected from the nozzle 6 provided in the second holder 11 can be made to coincide with each other.
The internal space of the second holder 11 is divided into two upper and lower sections by a transparent glass window 15 fitted to the lower inner periphery thereof, and the interior of the second holder 11 that is on the lower side of the glass window 15. The space is a liquid supply passage 16. High-pressure water can be fed into the liquid supply passage 16 from a pump (not shown) via two conduits 17. Since the upper end portion of the nozzle 6 is positioned in the liquid supply passage 16, when high-pressure water is fed into the liquid supply passage 16, the lower end opening of the nozzle 6 is directed toward the workpiece 2 on the lower side. The water jet stream W is ejected as a liquid column.
A lower end portion of the first holder 8 holding the condenser lens 7 is inserted into the upper internal space of the second holder 11. The laser beam L condensed by the condenser lens 7 is irradiated to the workpiece 2 through the glass window 15, the water supply passage 16 and the water in the nozzle 6, and the water jet flow W ejected from the nozzle 6. It has become so. At that time, as shown in FIG. 3, the laser beam L is reflected by the inner surface of the nozzle 6, passes through the lower end opening of the nozzle 6, and then has a cylindrical boundary surface in the water jet flow W ejected from the nozzle 6 ( The workpiece 2 is irradiated after being guided downward while being repeatedly reflected by the boundary between the atmosphere and the water jet flow W).

第2ホルダ11の上端部には概略長方形のフランジ部11Aを形成してあり、このフランジ部11Aよりも下方側の外周部を、支持部材14の貫通孔14Aに僅かに遊びを持たせて貫通させている。
上記フランジ部11Aにおける対角となる一対の角部にナット部材18を埋設してあり、それらナット部材18に上方側から調整ねじ21を螺合貫通させて、該調整ねじ21の下端部を支持部材14の上面に載置している。また、フランジ部11Aにおける角部の一箇所の下面に半球状の突起11Bを形成し、その突起11Bを支持部材14の上面に載置している。このようにして、支持部材14に第2ホルダ11を鉛直方向に支持している。
そして、各調整ねじ21,21を正逆に所要量だけ回転させることで、上記突起11Bの位置を支点として第2ホルダ11およびそれに設けたノズル6の軸心の傾きを調整できるようになっている。本実施例では、ナット部材18、調整ねじ21、突起11Bによってノズル6の軸心の傾きを調整する傾き調整手段22を構成している。
本実施例では、傾き調整手段22と位置調整手段13とによって、レーザ光Lの軸心とウォータジェット流Wの軸心とを相対移動させる軸移動手段30を構成している。
A substantially rectangular flange portion 11A is formed at the upper end portion of the second holder 11, and the outer peripheral portion below the flange portion 11A passes through the through hole 14A of the support member 14 with a slight play. I am letting.
A nut member 18 is embedded in a pair of opposite corners of the flange portion 11A, and an adjustment screw 21 is threaded through the nut member 18 from above to support a lower end portion of the adjustment screw 21. It is placed on the upper surface of the member 14. Further, a hemispherical protrusion 11B is formed on the lower surface of one corner of the flange portion 11A, and the protrusion 11B is placed on the upper surface of the support member 14. In this way, the second holder 11 is supported on the support member 14 in the vertical direction.
Then, by rotating the adjustment screws 21 and 21 forward and backward by a required amount, the inclination of the axis of the second holder 11 and the nozzle 6 provided on the second holder 11 can be adjusted with the position of the protrusion 11B as a fulcrum. Yes. In the present embodiment, the nut member 18, the adjusting screw 21, and the protrusion 11 </ b> B constitute the tilt adjusting means 22 that adjusts the tilt of the axis of the nozzle 6.
In this embodiment, the tilt adjusting means 22 and the position adjusting means 13 constitute an axis moving means 30 for relatively moving the axis of the laser light L and the axis of the water jet flow W.

次に、位置調整手段13は、可動ベース12にX方向と平行に設けた固定部23Aと可動部23BとからなるX方向調整部材23と、このX方向調整部材23の可動部23B上にL字状のブラケット10を介して取付けられ、Y方向と平行に設けた固定部24Aと可動部24BからなるY方向調整部材24と、このY方向調整部材24の可動部24Bに水平に連結された上記支持部材14とから構成している。
X方向調整部材23の固定部23Aから可動部23Bにわたってマイクロメータと同様のメモリ付きの調整ねじ25を設けている。この調整ねじ25を正逆に所要量だけ回転させることで、可動部23B、Y方向調整部材24、支持部材14を介して第2ホルダ11に設けたノズル6をX方向に移動させることができる。また、Y方向調整部材24の固定部24Aから可動部24Bにわたって上記調整ねじ25と同様の調整ねじ26を設けている。この調整ねじ26を正逆に所要量だけ回転させることで、可動部24Bと支持部材14を介して第2ホルダ11に設けたノズル6をY方向に移動させることができる。
本実施例においては、上記位置調整手段13によって、第2ホルダ11に設けたノズル6を集光レンズ7によって集光されるレーザ光Lに対してそれと直交するXY方向に位置を調整できるようになっている。また、上述したように第2ホルダ11に設けた傾き調整手段22によって第2ホルダ11に設けたノズル6の傾斜を微調整できるようになっている。
軸移動手段30を構成する上記位置調整手段13と傾き調整手段22によってノズル6のXY方向の位置と傾きを調整することで、集光レンズ7からノズル6に向けて照射されるレーザ光Lの光軸に対して、ノズル6から噴射されるウォータジェット流Wの軸心とを一致させることができるようになっている。
Next, the position adjusting means 13 includes an X direction adjusting member 23 composed of a fixed portion 23A and a movable portion 23B provided on the movable base 12 in parallel with the X direction, and an L on the movable portion 23B of the X direction adjusting member 23. A Y-direction adjusting member 24 comprising a fixed portion 24A and a movable portion 24B provided in parallel with the Y direction and attached to the character-shaped bracket 10 and horizontally connected to the movable portion 24B of the Y-direction adjusting member 24. The support member 14 is configured.
An adjustment screw 25 with a memory similar to the micrometer is provided from the fixed portion 23A to the movable portion 23B of the X-direction adjusting member 23. By rotating the adjusting screw 25 forward and backward by a required amount, the nozzle 6 provided in the second holder 11 can be moved in the X direction via the movable portion 23B, the Y-direction adjusting member 24, and the support member 14. . Further, an adjusting screw 26 similar to the adjusting screw 25 is provided from the fixed portion 24A to the movable portion 24B of the Y-direction adjusting member 24. By rotating the adjusting screw 26 forward and backward by a required amount, the nozzle 6 provided in the second holder 11 can be moved in the Y direction via the movable portion 24B and the support member 14.
In the present embodiment, the position adjusting means 13 can adjust the position of the nozzle 6 provided in the second holder 11 in the XY directions orthogonal to the laser light L condensed by the condenser lens 7. It has become. Further, as described above, the inclination of the nozzle 6 provided in the second holder 11 can be finely adjusted by the inclination adjusting means 22 provided in the second holder 11.
By adjusting the position and inclination of the nozzle 6 in the X and Y directions by the position adjusting means 13 and the inclination adjusting means 22 constituting the axis moving means 30, the laser light L emitted from the condenser lens 7 toward the nozzle 6 is adjusted. The axis of the water jet flow W ejected from the nozzle 6 can be made to coincide with the optical axis.

しかして、ハイブリッド加工装置1による加工を行う前に、ノズル6から下方へ噴射されるウォータジェット流Wの軸心と、それを透過させるレーザ光Lの光軸を一致させる必要がある。
そこで、本実施例においては、上記第2ホルダ11の下端部に測定手段27を設けてあり、ウォータジェット流Wをレーザ光Lが透過する際に生じるラマン散乱光の強度をウォータジェット流Wの側方から測定手段27によって測定し、それをもとにして上記軸移動手段30によってウォータジェット流Wの軸心とレーザ光Lの光軸を一致させるようにしている。
図1〜図3に示すように、測定手段27は、第2ホルダ11の下端部に環状の取付部材28を介して先端部31Aを固定して取り付けた光ファイバー31と、この光ファイバー31の他端31Bに接続したフォトダイオード32とから構成している。光ファイバー31の先端部31Aは、ノズル6から噴射されるウォータジェット流Wの噴射方向に対して直交方向に支持され、かつノズル6の下端部から先端部31Aまでの距離が変動しないように、取付部材28に固定されている。
Therefore, before processing by the hybrid processing apparatus 1, it is necessary to make the axis of the water jet flow W jetted downward from the nozzle 6 coincide with the optical axis of the laser beam L that transmits the water jet.
Therefore, in the present embodiment, the measuring means 27 is provided at the lower end portion of the second holder 11, and the intensity of the Raman scattered light generated when the laser light L is transmitted through the water jet flow W is determined by the water jet flow W. Measurement is performed from the side by the measuring means 27, and based on the measurement, the axis moving means 30 matches the axis of the water jet flow W with the optical axis of the laser light L.
As shown in FIGS. 1 to 3, the measuring means 27 includes an optical fiber 31 that is fixedly attached to the lower end portion of the second holder 11 via an annular attachment member 28, and the other end of the optical fiber 31. The photodiode 32 is connected to 31B. The tip 31A of the optical fiber 31 is mounted so that the distance from the lower end of the nozzle 6 to the tip 31A does not fluctuate while being supported in a direction orthogonal to the jet direction of the water jet stream W jetted from the nozzle 6. It is fixed to the member 28.

また、光ファイバー31の他端部31Bの端面には、フィルター33を設けてあり、先端部31Aから光ファイバー31内に複数の種類の光が入射したとしても、上記他端部に設けたフィルター33によってラマン散乱光以外の光がフォトダイオード32に入射するのを阻止している。つまり、ラマン散乱光だけがフォトダイオード32に入射するようになっている。
ところで、「ラマン散乱」とは、透明媒質中を光が通過する際に、その光の波長に対し長波長側にずれた波長の散乱光がみられる現象のことであり、ラマン散乱時の散乱光が「ラマン散乱光」と称されている。「ラマン散乱」および「ラマン散乱光」については公知である。本実施例においては、ノズル6からウォータジェット流Wを噴射している状態において、該透明で高圧の液体流であるウォータジェット流Wに上方からレーザ光Lを透過させると、「ラマン散乱光」が生じる。
そして、本願の発明者が行った実験において、ウォータジェット流Wの軸心とレーザ光Lの光軸とをXY方向に相対移動させた場合には、上記軸心と光軸が一致すると、ウォータジェット流Wからのレーザ光Lの漏れ量が最小となった。また、そのようにレーザ光Lの漏れ量が最小となると、ラマン散乱光の強度が最大になることを確認したものである。
このような知見をもとにして、本実施例においては、ラマン散乱光の強度を上記測定手段27によって測定しながら、上記位置調整手段13および傾き調整手段22によってノズル6をレーザ光Lの光軸に対してXY方向に移動させ、かつ必要であればノズル6の傾きを調整するようにしている。
そして、測定手段27によって測定するラマン散乱光の強度が最大となるようにノズル6を移動させて、ノズル6を保持させる。そこが、ウォータジェット流Wの軸心とレーザ光Lの光軸が一致した位置であり、レーザ光Lがウォータジェット流Wの内部を通過する際の外部への漏れ量が最も少なく、被加工物2まで到達するレーザ光Lのエネルギーが最大となる位置である。
本実施例においては、以上のようにしてウォータジェット流Wの軸心とレーザ光Lの光軸を一致させるようにしてあり、その後に被加工物2に対してハイブリッド加工装置1により所要の切断加工を行うようにしている。
本実施例においては、ウォータジェット流Wの側方から非接触状態で測定手段27によってラマン散乱光の強度を測定するようにしているので、切断加工中においても上記測定手段27によってラマン散乱光の強度を測定することができる。そして、切断加工中にラマン散乱光の強度が加工開始前の強度よりも小さくなったら、ウォータジェット流Wの軸心とレーザ光Lの光軸とがずれているものと判定することができる。その際には、一旦切断加工を中断してから、軸移動手段30を構成する位置調整手段13や傾き調整手段22によりノズル6のXY方向の位置や傾きを調整することで、ウォータジェット流Wの軸心とレーザ光Lの光軸を一致させてから加工を再開するようにしている。
Further, a filter 33 is provided on the end face of the other end 31B of the optical fiber 31, and even if a plurality of types of light enter the optical fiber 31 from the tip 31A, the filter 33 provided at the other end is used. Light other than Raman scattered light is prevented from entering the photodiode 32. That is, only the Raman scattered light is incident on the photodiode 32.
By the way, “Raman scattering” is a phenomenon in which scattered light with a wavelength shifted to the long wavelength side of the wavelength of light passes through the transparent medium. The light is called “Raman scattered light”. “Raman scattering” and “Raman scattered light” are known. In the present embodiment, when the water jet stream W is ejected from the nozzle 6 in the state where the water jet stream W is ejected from the nozzle 6, the laser beam L is transmitted from the upper side to the “Raman scattered light”. Occurs.
In an experiment conducted by the inventor of the present application, when the axis of the water jet stream W and the optical axis of the laser beam L are relatively moved in the XY direction, the water axis is coincident with the optical axis. The amount of leakage of the laser light L from the jet flow W was minimized. Further, it has been confirmed that the intensity of Raman scattered light is maximized when the leakage amount of the laser light L is minimized.
Based on such knowledge, in this embodiment, while measuring the intensity of Raman scattered light by the measuring means 27, the position adjusting means 13 and the inclination adjusting means 22 are used to move the nozzle 6 to the laser light L. It is moved in the XY directions with respect to the axis, and the inclination of the nozzle 6 is adjusted if necessary.
And the nozzle 6 is moved so that the intensity | strength of the Raman scattered light measured by the measurement means 27 may become the maximum, and the nozzle 6 is hold | maintained. This is the position where the axis of the water jet stream W coincides with the optical axis of the laser beam L, and the amount of leakage to the outside when the laser beam L passes through the interior of the water jet stream W is the smallest. This is the position where the energy of the laser beam L reaching the object 2 is maximized.
In the present embodiment, the axial center of the water jet flow W and the optical axis of the laser beam L are made to coincide with each other as described above, and then the workpiece 2 is cut by the hybrid machining apparatus 1 as required. Processing is performed.
In the present embodiment, the intensity of the Raman scattered light is measured by the measuring means 27 in a non-contact state from the side of the water jet flow W, and therefore the Raman scattered light is measured by the measuring means 27 even during the cutting process. The intensity can be measured. If the intensity of the Raman scattered light becomes smaller than the intensity before the start of machining during the cutting process, it can be determined that the axis of the water jet flow W and the optical axis of the laser beam L are shifted. In that case, once the cutting process is interrupted, the position and inclination of the nozzle 6 in the X and Y directions are adjusted by the position adjusting means 13 and the inclination adjusting means 22 constituting the axis moving means 30, so that the water jet flow W The machining is resumed after the axis of the laser beam L coincides with the optical axis of the laser beam L.

上述した本実施例によれば、ラマン散乱光の強度を測定することで、液体流としてのウォータジェット流Wの軸心とレーザ光Lの光軸とを容易に一致させることができる。したがって、従来と比較して、液体流としてのウォータジェット流の軸心とレーザ光Lの軸心との位置合せが容易なハイブリッド加工装置の軸合せ方法とハイブリッド加工装置1を提供できる。   According to the present embodiment described above, the axis of the water jet flow W as the liquid flow and the optical axis of the laser light L can be easily matched by measuring the intensity of the Raman scattered light. Therefore, as compared with the prior art, it is possible to provide the hybrid processing device 1 and the hybrid processing device 1 which can easily align the axial center of the water jet flow as the liquid flow and the axial center of the laser beam L.

なお、上記本実施例においては、透明媒質として水が好適であり、レーザ発振器4としては、YAGレーザあるいは半導体レーザを発振するものを用いているが、透明媒質としての水に吸収されにくい種類のレーザ光を発振できるレーザ発振器であれば良い。なお、COレーザは水に吸収されやすいので、本実施例のレーザ発振器としては、COレーザを発振させるレーザ発振器は不適である。
また、水以外の透明媒質と、その透明媒質に吸収されにくいレーザ光との組み合わせであっても良い。
また、上記実施例においては、測定手段27は1つだけ設けているが、測定手段27を複数設けて、それらの光ファイバ−31の先端部31Aを取付部材28の下面に円周方向に90度位置をずらして、すなわち相互に直交する位置に固定したり、あるいは鉛直方向に複数設けるようにしても良い。このように、測定手段27を複数設けることで、ウォータジェット流Wの軸心とレーザ光Lの光軸とを一致させる際の精度を高めることができる。
また、ノズル6を設けた第2ホルダ11を昇降できるようにしても良い。
なお、上述した実施例においては、被加工物2を切断加工することを想定しているが、ハイブリッド加工装置1は切断加工に限らずレジスト除去などの洗浄や表面処理にも適用できるものである。
In the present embodiment, water is suitable as the transparent medium, and a laser oscillator 4 that oscillates a YAG laser or a semiconductor laser is used. Any laser oscillator that can oscillate laser light may be used. Since the CO 2 laser is easily absorbed by water, a laser oscillator that oscillates the CO 2 laser is not suitable as the laser oscillator of this embodiment.
Further, a combination of a transparent medium other than water and a laser beam that is hardly absorbed by the transparent medium may be used.
In the above embodiment, only one measuring means 27 is provided. However, a plurality of measuring means 27 are provided, and the distal end portion 31A of the optical fiber 31 is provided on the lower surface of the mounting member 28 in the circumferential direction. The positions may be shifted, that is, fixed at positions orthogonal to each other, or a plurality of positions may be provided in the vertical direction. Thus, by providing a plurality of measuring means 27, it is possible to increase the accuracy when the axis of the water jet flow W and the optical axis of the laser light L are matched.
Moreover, you may enable it to raise / lower the 2nd holder 11 in which the nozzle 6 was provided.
In the above-described embodiment, it is assumed that the workpiece 2 is cut. However, the hybrid machining apparatus 1 is applicable not only to the cutting process but also to cleaning and surface treatment such as resist removal. .

本発明の一実施例を示す要部を断面で示した正面図。The front view which showed the principal part which shows one Example of this invention in the cross section. 図1に示したハイブリッド加工装置1の底面図。The bottom view of the hybrid processing apparatus 1 shown in FIG. 図1に示したハイブリッド加工装置1の要部を示す概略の構成図。The schematic block diagram which shows the principal part of the hybrid processing apparatus 1 shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…ハイブリッド加工装置 2…被加工物
6…ノズル 7…集光レンズ
13…位置調整手段 22…傾き調整手段
27…測定手段 30…軸移動手段
W…ウォータジェット流 L…レーザ光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hybrid processing apparatus 2 ... Workpiece 6 ... Nozzle 7 ... Condensing lens 13 ... Position adjustment means 22 ... Inclination adjustment means 27 ... Measuring means 30 ... Axis movement means W ... Water jet flow L ... Laser beam

Claims (4)

被加工物に向けて高圧の液体流を噴射するとともに、上記液体流内にレーザ光を透過させてから被加工物に照射するようにしたハイブリッド加工装置において、
上記液体流内をレーザ光が透過する際に生じるラマン散乱光の強度を測定し、上記ラマン散乱光の強度が最大になるように液体流とレーザ光とを相対移動させて上記液体流の軸心とレーザ光の光軸とを一致させることを特徴とするハイブリッド加工装置の軸合せ方法。
In the hybrid machining apparatus in which a high-pressure liquid flow is ejected toward the workpiece, and the workpiece is irradiated with laser light transmitted through the liquid flow.
The intensity of Raman scattered light generated when laser light passes through the liquid flow is measured, and the liquid flow and the laser light are moved relative to each other so that the intensity of the Raman scattered light is maximized. An axis alignment method for a hybrid machining apparatus, characterized in that a core and an optical axis of a laser beam coincide with each other.
ノズルから被加工物に向けて高圧の液体流を噴射するとともに、上記液体流内にレーザ光を透過させてから被加工物に照射するようにしたハイブリッド加工装置において、
上記液体流内をレーザ光が透過する際に生じるラマン散乱光の強度を測定する測定手段と、上記液体流の軸心とレーザ光の光軸を相対移動させる軸移動手段を設け、上記測定手段によって測定するラマン散乱光の強度が最大となるように上記軸移動手段によって液体流の軸心とレーザ光の光軸を相対移動させて、液体流の軸心とレーザ光の光軸を一致させるようにしたことを特徴とするハイブリッド加工装置。
In the hybrid machining apparatus in which a high-pressure liquid flow is ejected from the nozzle toward the workpiece, and the workpiece is irradiated with laser light transmitted through the liquid flow.
A measuring means for measuring the intensity of Raman scattered light generated when laser light is transmitted through the liquid flow; and an axis moving means for relatively moving the axis of the liquid flow and the optical axis of the laser light. The axial center of the liquid flow and the optical axis of the laser light are moved relative to each other by the axial movement means so that the intensity of the Raman scattered light measured by the above is maximized, so that the axial center of the liquid flow and the optical axis of the laser light coincide with each other. A hybrid processing apparatus characterized by the above.
上記軸移動手段はレーザ光の光軸に対して液体流の軸心を交差する方向に相対移動させる位置調整手段を備えることを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド加工装置。 3. The hybrid machining apparatus according to claim 2 , wherein the axis moving unit includes a position adjusting unit that moves the axis of the liquid flow relative to the optical axis of the laser beam in a direction that intersects the axis. 上記軸移動手段はレーザ光の光軸に対して液体流の軸心の傾きを調整する傾き調整手段を備えることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のハイブリッド加工装置。 4. The hybrid machining apparatus according to claim 2, wherein the axis moving unit includes an inclination adjusting unit that adjusts an inclination of an axis of the liquid flow with respect to an optical axis of the laser beam.
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