JPH0699292A - レーザ加工方法及びレーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工方法及びレーザ加工装置Info
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- JPH0699292A JPH0699292A JP4272284A JP27228492A JPH0699292A JP H0699292 A JPH0699292 A JP H0699292A JP 4272284 A JP4272284 A JP 4272284A JP 27228492 A JP27228492 A JP 27228492A JP H0699292 A JPH0699292 A JP H0699292A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザ加工を行う際に被加工材料の加工状態
を検知して被加工材料に対して適切な加工が行われるよ
うにする。 【構成】 加工用レーザ光６を被加工材料２に照射する
とともに該被加工材料２の加工用レーザ光６の入射位置
付近へ状態モニタ用レーザ光８を照射すると、被加工材
料２に対して加工が行われ、また、光強度検出器１５は
前記状態モニタ用レーザ光８の散乱光１１の光強度を検
出する。このとき、被加工材料２の加工箇所が溶融状態
になると光強度検出器１５より出力される光強度検出信
号１６が変化し、この光強度検出信号１６に基づいて加
工用レーザ制御装置３６から加工用レーザ発生装置５へ
レーザ光発生中断信号３７が出力され、被加工材料２に
対して加工用レーザ光６が照射されなくなる。
を検知して被加工材料に対して適切な加工が行われるよ
うにする。 【構成】 加工用レーザ光６を被加工材料２に照射する
とともに該被加工材料２の加工用レーザ光６の入射位置
付近へ状態モニタ用レーザ光８を照射すると、被加工材
料２に対して加工が行われ、また、光強度検出器１５は
前記状態モニタ用レーザ光８の散乱光１１の光強度を検
出する。このとき、被加工材料２の加工箇所が溶融状態
になると光強度検出器１５より出力される光強度検出信
号１６が変化し、この光強度検出信号１６に基づいて加
工用レーザ制御装置３６から加工用レーザ発生装置５へ
レーザ光発生中断信号３７が出力され、被加工材料２に
対して加工用レーザ光６が照射されなくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ加工方法及びレー
ザ加工装置に関するものである。
ザ加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光は、非常に短い時間に光エネル
ギを小さな点へ正確に集めることができるので、近年、
レーザ光により金属材料、合成樹脂材料等の穿孔、切
断、切削等の材料加工が行われている。
ギを小さな点へ正確に集めることができるので、近年、
レーザ光により金属材料、合成樹脂材料等の穿孔、切
断、切削等の材料加工が行われている。
【０００３】レーザ光を用いた材料加工（以下、単にレ
ーザ加工と呼称する）は、下記のような利点を備えてい
る。
ーザ加工と呼称する）は、下記のような利点を備えてい
る。
【０００４】（１）非接触加工であるので被加工材料に
加工に伴う力や振動が伝達されず、セラミックスのよう
な硬くて砕けやすい材料やゴム系材料のような軟らかい
材料の加工に適している。
加工に伴う力や振動が伝達されず、セラミックスのよう
な硬くて砕けやすい材料やゴム系材料のような軟らかい
材料の加工に適している。
【０００５】（２）非常に短い時間に瞬間的に加工を行
うので、熱伝導性の高い物質や耐熱性の低い物質でも加
工の熱影響を局所的に抑えることができる。
うので、熱伝導性の高い物質や耐熱性の低い物質でも加
工の熱影響を局所的に抑えることができる。
【０００６】（３）光エネルギを小さな点に正確に集め
るので精密加工が行える。
るので精密加工が行える。
【０００７】現在実施されているレーザ加工では、実際
の加工作業に先立って試験加工を行い、レーザ光の照射
時間、レーザ光と被加工材料の相対的な移動速度等の加
工データ（加工条件）を求め、その加工データに基づき
材料加工を行っている。
の加工作業に先立って試験加工を行い、レーザ光の照射
時間、レーザ光と被加工材料の相対的な移動速度等の加
工データ（加工条件）を求め、その加工データに基づき
材料加工を行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した加
工条件は、試験加工を多数回実施しないと求められない
ことがある。
工条件は、試験加工を多数回実施しないと求められない
ことがある。
【０００９】また近年、レーザ加工により数種類の異な
る材料を積層した積層材料の表層部のみを除去すること
や、厚さが均等でない材料の加工を行うことも検討され
ているが、この場合には、より多くの試験加工を行わな
いと加工条件を求めることができないと考えられる。
る材料を積層した積層材料の表層部のみを除去すること
や、厚さが均等でない材料の加工を行うことも検討され
ているが、この場合には、より多くの試験加工を行わな
いと加工条件を求めることができないと考えられる。
【００１０】
【調査結果による知見】上記課題を解決するために発明
者は、レーザ加工が行われているときの被加工材料の状
態を検出する手段について鋭意調査した結果、下記よう
な知見を得るに至った。
者は、レーザ加工が行われているときの被加工材料の状
態を検出する手段について鋭意調査した結果、下記よう
な知見を得るに至った。
【００１１】（１）被加工材料に加工用レーザ光を照射
して材料加工を行う際に、加工用レーザ光の入射位置付
近に探査用レーザ光を入射させ、該探査用レーザ光の反
射光あるいは散乱光の光強度を検出すると、図３に示す
ように、被加工材料の加工用レーザ光が照射されている
箇所が固相から溶融状態になった場合に、反射光あるい
は散乱光の光強度が変化する。
して材料加工を行う際に、加工用レーザ光の入射位置付
近に探査用レーザ光を入射させ、該探査用レーザ光の反
射光あるいは散乱光の光強度を検出すると、図３に示す
ように、被加工材料の加工用レーザ光が照射されている
箇所が固相から溶融状態になった場合に、反射光あるい
は散乱光の光強度が変化する。
【００１２】従って、被加工材料に対してレーザ加工を
行う際に、加工用レーザ光の入射位置付近に探査用レー
ザ光を入射させ、その反射光あるいは散乱光の光強度を
検出すれば、被加工材料の加工用レーザ光が照射されて
いる箇所が溶融状態であるのか否かを推察することがで
きる。
行う際に、加工用レーザ光の入射位置付近に探査用レー
ザ光を入射させ、その反射光あるいは散乱光の光強度を
検出すれば、被加工材料の加工用レーザ光が照射されて
いる箇所が溶融状態であるのか否かを推察することがで
きる。
【００１３】（２）被加工材料に加工用レーザ光を照射
して材料加工を行う際に、加工用レーザ光の入射位置付
近に他の探査用レーザ光を入射させ、該探査用レーザ光
の反射光あるいは散乱光を分光してスペクトルを検出す
ると、スペクトルの光強度分布は被加工材料の種類によ
って異なり、図４に示すように材質Ａと材質Ｂとではス
ペクトル波形が違った形状になる。
して材料加工を行う際に、加工用レーザ光の入射位置付
近に他の探査用レーザ光を入射させ、該探査用レーザ光
の反射光あるいは散乱光を分光してスペクトルを検出す
ると、スペクトルの光強度分布は被加工材料の種類によ
って異なり、図４に示すように材質Ａと材質Ｂとではス
ペクトル波形が違った形状になる。
【００１４】従って、異なる材質の積層部材により構成
される被加工材料に対してレーザ加工を行う際に、加工
用レーザ光の入射位置付近に探査用のレーザ光を入射さ
せ、その反射光あるいは散乱光を分光してスペクトルを
検出すれば、被加工材料を構成するどの積層部材までレ
ーザ加工が行われたかを推察することができる。
される被加工材料に対してレーザ加工を行う際に、加工
用レーザ光の入射位置付近に探査用のレーザ光を入射さ
せ、その反射光あるいは散乱光を分光してスペクトルを
検出すれば、被加工材料を構成するどの積層部材までレ
ーザ加工が行われたかを推察することができる。
【００１５】（３）被加工材料に加工用レーザ光を照射
して材料加工を行うと、被加工材料近傍部分にプラズマ
が生じるが、このプラズマの飛散速度は被加工材料の材
質によって異なる。
して材料加工を行うと、被加工材料近傍部分にプラズマ
が生じるが、このプラズマの飛散速度は被加工材料の材
質によって異なる。
【００１６】従って、異なる材質の積層部材により構成
される被加工材料に対してレーザ加工を行う際に、被加
工材料近傍部分に生じるプラズマの飛散速度を検出すれ
ば、被加工材料を構成するどの積層部材までレーザ加工
が行われたかを推察することができる。
される被加工材料に対してレーザ加工を行う際に、被加
工材料近傍部分に生じるプラズマの飛散速度を検出すれ
ば、被加工材料を構成するどの積層部材までレーザ加工
が行われたかを推察することができる。
【００１７】（４）図５に示すように、被加工材料２に
加工用レーザ光６を照射して材料加工を行うと、この加
工用レーザ光６が被加工材料２に入射することによって
音響波５２が生じる。
加工用レーザ光６を照射して材料加工を行うと、この加
工用レーザ光６が被加工材料２に入射することによって
音響波５２が生じる。
【００１８】このとき、加工用レーザ光６に他のレーザ
光（深さモニタ用レーザ光）２３を交差させると、この
深さモニタ用レーザ光２３の光軸位置は前記音響波５２
が空気密度を変化させるので周期的に変位する。
光（深さモニタ用レーザ光）２３を交差させると、この
深さモニタ用レーザ光２３の光軸位置は前記音響波５２
が空気密度を変化させるので周期的に変位する。
【００１９】また、図６に示すように、加工用レーザ光
６により被加工材料２の加工箇所が深さＤに掘り下げら
れると、この加工の進捗に伴い、音響波５２の影響を受
けて変位する深さモニタ用レーザ光２３の光軸変位の時
間位相が図７に示すようにずれる。
６により被加工材料２の加工箇所が深さＤに掘り下げら
れると、この加工の進捗に伴い、音響波５２の影響を受
けて変位する深さモニタ用レーザ光２３の光軸変位の時
間位相が図７に示すようにずれる。
【００２０】よって、被加工材料２の加工箇所の深さＤ
は、下記式１により求められる。 Ｄ＝（Ｚａ−Ｚｂ）＝Ｃ×Δｔ…（１） Ｚａ：加工開始時における深さモニタ用レーザ光と被加
工材料表面との距離 Ｚｂ：加工終了時（加工深さ：Ｄ）における深さモニタ
用レーザ光と被加工材料表面との距離 Δｔ：加工用レーザ光が入射してから深さモニタ用レー
ザ光が揺らぐまでの時間 Ｃ：加工用レーザ光により発生した音響波の音速 Ｃ＝√（γＲＴ） γ：空気の比熱比 Ｒ：空気の気体定数 Ｔ：空気温度
は、下記式１により求められる。 Ｄ＝（Ｚａ−Ｚｂ）＝Ｃ×Δｔ…（１） Ｚａ：加工開始時における深さモニタ用レーザ光と被加
工材料表面との距離 Ｚｂ：加工終了時（加工深さ：Ｄ）における深さモニタ
用レーザ光と被加工材料表面との距離 Δｔ：加工用レーザ光が入射してから深さモニタ用レー
ザ光が揺らぐまでの時間 Ｃ：加工用レーザ光により発生した音響波の音速 Ｃ＝√（γＲＴ） γ：空気の比熱比 Ｒ：空気の気体定数 Ｔ：空気温度
【００２１】従って、被加工材料に対してレーザ加工を
行う際に、加工用レーザ光に探査用レーザ光（深さモニ
タ用レーザ光）を交差させ、加工の進捗に伴って徐々に
ずれる探査用レーザ光の光軸変位を検出すれば、被加工
材料の加工深さを推察することができる。
行う際に、加工用レーザ光に探査用レーザ光（深さモニ
タ用レーザ光）を交差させ、加工の進捗に伴って徐々に
ずれる探査用レーザ光の光軸変位を検出すれば、被加工
材料の加工深さを推察することができる。
【００２２】
【発明の目的】本発明はレーザ加工を行う際に、被加工
材料の加工状態を検知して被加工材料に対して適切な加
工が行われるようにすることを目的としている。
材料の加工状態を検知して被加工材料に対して適切な加
工が行われるようにすることを目的としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載したレーザ加工方法におい
ては、被加工材料に加工用レーザ光を照射して非接触加
工を行う際に、前記被加工材料の加工用レーザ光入射位
置付近へ状態モニタ用レーザ光を照射し、該状態モニタ
用レーザ光の散乱光あるいは反射光の光強度を検出し、
その光強度が変化した際に前記被加工材料に対する加工
用レーザ光の照射を中断する。
に、本発明の請求項１に記載したレーザ加工方法におい
ては、被加工材料に加工用レーザ光を照射して非接触加
工を行う際に、前記被加工材料の加工用レーザ光入射位
置付近へ状態モニタ用レーザ光を照射し、該状態モニタ
用レーザ光の散乱光あるいは反射光の光強度を検出し、
その光強度が変化した際に前記被加工材料に対する加工
用レーザ光の照射を中断する。
【００２４】本発明の請求項２に記載したレーザ加工方
法においては、異なる材質の積層部材により構成される
被加工材料に加工用レーザ光を照射して非接触加工を行
う際に、前記被加工材料の加工用レーザ光入射位置付近
へ状態モニタ用レーザ光を照射し、該状態モニタ用レー
ザ光の散乱光あるいは反射光を分光し、分光した光のス
ペクトル成分や光強度を検出し、そのスペクトル成分や
光強度が変化した際に前記被加工材料に対する加工用レ
ーザ光の照射を中断する。
法においては、異なる材質の積層部材により構成される
被加工材料に加工用レーザ光を照射して非接触加工を行
う際に、前記被加工材料の加工用レーザ光入射位置付近
へ状態モニタ用レーザ光を照射し、該状態モニタ用レー
ザ光の散乱光あるいは反射光を分光し、分光した光のス
ペクトル成分や光強度を検出し、そのスペクトル成分や
光強度が変化した際に前記被加工材料に対する加工用レ
ーザ光の照射を中断する。
【００２５】本発明の請求項３に記載したレーザ加工方
法においては、異なる材質の積層部材により構成される
被加工材料に加工用レーザ光を照射して非接触加工を行
う際に、前記被加工材料近傍部分に生じるプラズマの飛
散速度を検出し、その飛散速度が変化した際に前記被加
工材料に対する加工用レーザ光の照射を中断する。
法においては、異なる材質の積層部材により構成される
被加工材料に加工用レーザ光を照射して非接触加工を行
う際に、前記被加工材料近傍部分に生じるプラズマの飛
散速度を検出し、その飛散速度が変化した際に前記被加
工材料に対する加工用レーザ光の照射を中断する。
【００２６】本発明の請求項４に記載したレーザ加工方
法においては、被加工材料に加工用レーザ光を照射して
非接触加工を行う際に、前記加工用レーザ光に深さモニ
タ用レーザ光を交差させ、加工用レーザ光による音響波
の影響を受けて周期的に変位する深さモニタ用レーザ光
の光軸の位置変化を実時間で検出し、その時間位相の変
位に基づき前記被加工材料に対する加工用レーザ光の照
射を中断する。
法においては、被加工材料に加工用レーザ光を照射して
非接触加工を行う際に、前記加工用レーザ光に深さモニ
タ用レーザ光を交差させ、加工用レーザ光による音響波
の影響を受けて周期的に変位する深さモニタ用レーザ光
の光軸の位置変化を実時間で検出し、その時間位相の変
位に基づき前記被加工材料に対する加工用レーザ光の照
射を中断する。
【００２７】また、上記目的を達成するために、本発明
の請求項５に記載したレーザ加工装置においては、被加
工材料に加工用レーザ光を照射する加工用レーザ発生装
置と、前記被加工材料の加工用レーザ光入射位置付近へ
状態モニタ用レーザ光を照射する加工状態モニタ用レー
ザ発生装置と、前記状態モニタ用レーザ光が被加工部材
に入射することにより生じる散乱光あるいは反射光の光
強度を検出する光強度検出器と、該光強度検出器より出
力される光強度検出信号に基づき加工用レーザ光の発生
を中断させる信号を加工用レーザ発生装置へ出力する加
工用レーザ制御装置とを備えている。
の請求項５に記載したレーザ加工装置においては、被加
工材料に加工用レーザ光を照射する加工用レーザ発生装
置と、前記被加工材料の加工用レーザ光入射位置付近へ
状態モニタ用レーザ光を照射する加工状態モニタ用レー
ザ発生装置と、前記状態モニタ用レーザ光が被加工部材
に入射することにより生じる散乱光あるいは反射光の光
強度を検出する光強度検出器と、該光強度検出器より出
力される光強度検出信号に基づき加工用レーザ光の発生
を中断させる信号を加工用レーザ発生装置へ出力する加
工用レーザ制御装置とを備えている。
【００２８】本発明の請求項６に記載したレーザ加工装
置においては、被加工材料に加工用レーザ光を照射する
加工用レーザ発生装置と、前記被加工材料の加工用レー
ザ光入射位置付近へ状態モニタ用レーザ光を照射する加
工状態モニタ用レーザ発生装置と、前記状態モニタ用レ
ーザ光が被加工材料に入射することにより生じる散乱光
あるいは反射光を分光する分光器と、該分光器により分
光された光のスペクトル分布を検出するスペクトル光強
度検出器と、該スペクトル光強度検出器より出力される
スペクトル光強度検出信号に基づき加工用レーザ光の発
生を中断させる信号を加工用レーザ発生装置へ出力する
加工用レーザ制御装置とを備えている。
置においては、被加工材料に加工用レーザ光を照射する
加工用レーザ発生装置と、前記被加工材料の加工用レー
ザ光入射位置付近へ状態モニタ用レーザ光を照射する加
工状態モニタ用レーザ発生装置と、前記状態モニタ用レ
ーザ光が被加工材料に入射することにより生じる散乱光
あるいは反射光を分光する分光器と、該分光器により分
光された光のスペクトル分布を検出するスペクトル光強
度検出器と、該スペクトル光強度検出器より出力される
スペクトル光強度検出信号に基づき加工用レーザ光の発
生を中断させる信号を加工用レーザ発生装置へ出力する
加工用レーザ制御装置とを備えている。
【００２９】本発明の請求項７に記載したレーザ加工装
置においては、被加工材料に加工用レーザ光を照射する
加工用レーザ発生装置と、被加工材料に加工用レーザ光
を照射した際に生じるプラズマの飛散速度を計測するプ
ラズマ飛散速度検出器と、該プラズマ飛散速度検出器よ
り出力されるプラズマ飛散速度検出信号に基づき加工用
レーザ光の発生を中断させる信号を加工用レーザ発生装
置へ出力する加工用レーザ制御装置とを備えている。
置においては、被加工材料に加工用レーザ光を照射する
加工用レーザ発生装置と、被加工材料に加工用レーザ光
を照射した際に生じるプラズマの飛散速度を計測するプ
ラズマ飛散速度検出器と、該プラズマ飛散速度検出器よ
り出力されるプラズマ飛散速度検出信号に基づき加工用
レーザ光の発生を中断させる信号を加工用レーザ発生装
置へ出力する加工用レーザ制御装置とを備えている。
【００３０】本発明の請求項８に記載したレーザ加工装
置においては、被加工材料に加工用レーザ光を照射する
加工用レーザ発生装置と、前記加工用レーザ光に交差す
るように深さモニタ用レーザ光を出力する加工深さモニ
タ用レーザ発生装置と、該加工深さモニタ用レーザ発生
装置に対向するように配置され且つ前記深さモニタ用レ
ーザ光の入射位置を検知する受光位置検出器と、該受光
位置検出器が出力する受光位置検出信号に基づき被加工
材料の加工深さを検出する加工深さ演算回路と、該加工
深さ演算回路より出力される加工深さ検出信号に基づき
加工用レーザ光の発生を中断させる信号を加工用レーザ
発生装置へ出力する加工用レーザ制御装置とを備えてい
る。
置においては、被加工材料に加工用レーザ光を照射する
加工用レーザ発生装置と、前記加工用レーザ光に交差す
るように深さモニタ用レーザ光を出力する加工深さモニ
タ用レーザ発生装置と、該加工深さモニタ用レーザ発生
装置に対向するように配置され且つ前記深さモニタ用レ
ーザ光の入射位置を検知する受光位置検出器と、該受光
位置検出器が出力する受光位置検出信号に基づき被加工
材料の加工深さを検出する加工深さ演算回路と、該加工
深さ演算回路より出力される加工深さ検出信号に基づき
加工用レーザ光の発生を中断させる信号を加工用レーザ
発生装置へ出力する加工用レーザ制御装置とを備えてい
る。
【００３１】
【作用】本発明の請求項１に記載したレーザ加工方法で
は、加工用レーザ光を被加工材料に照射して非接触加工
を行う際に、状態モニタ用レーザ光を前記被加工材料の
加工用レーザ光入射位置付近へ照射すると、加工用レー
ザ光による被加工材料の非接触加工の進捗に伴い、状態
モニタ用レーザ光の散乱光あるいは反射光の光強度が変
化するので、この状態モニタ用レーザ光の散乱光あるい
は反射光の光強度を検出し、その光強度が変化した際に
前記加工用レーザ光の照射を中断すれば、被加工材料に
対して適切な加工を行うことができる。
は、加工用レーザ光を被加工材料に照射して非接触加工
を行う際に、状態モニタ用レーザ光を前記被加工材料の
加工用レーザ光入射位置付近へ照射すると、加工用レー
ザ光による被加工材料の非接触加工の進捗に伴い、状態
モニタ用レーザ光の散乱光あるいは反射光の光強度が変
化するので、この状態モニタ用レーザ光の散乱光あるい
は反射光の光強度を検出し、その光強度が変化した際に
前記加工用レーザ光の照射を中断すれば、被加工材料に
対して適切な加工を行うことができる。
【００３２】本発明の請求項２に記載したレーザ加工方
法では、加工用レーザ光を異なる材質の積層部材により
構成される被加工材料に照射して非接触加工を行う際
に、状態モニタ用レーザ光を前記被加工材料の加工用レ
ーザ光入射位置付近へ照射すると、加工用レーザ光によ
る被加工材料の非接触加工の進捗に伴い、状態モニタ用
レーザ光の散乱光あるいは反射光を分光した光のスペク
トル成分や光強度が変化するので、この状態モニタ用レ
ーザ光の散乱光あるいは反射光を分光した光のスペクト
ル成分や光強度を検出し、そのスペクトル成分や光強度
が変化した際に前記加工用レーザ光の照射を中断すれ
ば、被加工材料に対して適切な加工を行うことができ
る。
法では、加工用レーザ光を異なる材質の積層部材により
構成される被加工材料に照射して非接触加工を行う際
に、状態モニタ用レーザ光を前記被加工材料の加工用レ
ーザ光入射位置付近へ照射すると、加工用レーザ光によ
る被加工材料の非接触加工の進捗に伴い、状態モニタ用
レーザ光の散乱光あるいは反射光を分光した光のスペク
トル成分や光強度が変化するので、この状態モニタ用レ
ーザ光の散乱光あるいは反射光を分光した光のスペクト
ル成分や光強度を検出し、そのスペクトル成分や光強度
が変化した際に前記加工用レーザ光の照射を中断すれ
ば、被加工材料に対して適切な加工を行うことができ
る。
【００３３】本発明の請求項３に記載したレーザ加工方
法では、加工用レーザ光を異なる材質の積層部材により
構成される被加工材料に照射して非接触加工を行うと、
加工用レーザ光による被加工材料の非接触加工の進捗に
伴い、該被加工材料近傍部分に生じるプラズマの飛散速
度が変化するので、この被加工材料近傍部分に生じるプ
ラズマの飛散速度を検出し、そのプズマ飛散速度が変化
した際に前記加工用レーザ光の照射を中断すれば、被加
工材料に対して適切な加工を行うことができる。
法では、加工用レーザ光を異なる材質の積層部材により
構成される被加工材料に照射して非接触加工を行うと、
加工用レーザ光による被加工材料の非接触加工の進捗に
伴い、該被加工材料近傍部分に生じるプラズマの飛散速
度が変化するので、この被加工材料近傍部分に生じるプ
ラズマの飛散速度を検出し、そのプズマ飛散速度が変化
した際に前記加工用レーザ光の照射を中断すれば、被加
工材料に対して適切な加工を行うことができる。
【００３４】本発明の請求項４に記載したレーザ加工方
法では、加工用レーザ光を被加工材料に照射して非接触
加工を行う際に、深さモニタ用レーザ光を前記加工用レ
ーザ光に交差させると、加工用レーザ光による被加工材
料の非接触加工の進捗に伴い、加工用レーザ光による音
響波の影響を受けて深さモニタ用レーザ光の光軸の位置
が周期的に変位するので、この深さモニタ用レーザ光の
光軸の位置変化を実時間で検出し、その時間位相の変位
に基づいて前記加工用レーザ光の照射を中断すれば、被
加工材料に対して適切な加工を行うことができる。
法では、加工用レーザ光を被加工材料に照射して非接触
加工を行う際に、深さモニタ用レーザ光を前記加工用レ
ーザ光に交差させると、加工用レーザ光による被加工材
料の非接触加工の進捗に伴い、加工用レーザ光による音
響波の影響を受けて深さモニタ用レーザ光の光軸の位置
が周期的に変位するので、この深さモニタ用レーザ光の
光軸の位置変化を実時間で検出し、その時間位相の変位
に基づいて前記加工用レーザ光の照射を中断すれば、被
加工材料に対して適切な加工を行うことができる。
【００３５】本発明の請求項５に記載したレーザ加工装
置では、加工用レーザ光を加工用レーザ発生装置によっ
て被加工材料に照射するとともに、該被加工材料の加工
用レーザ光入射位置付近へ状態モニタ用レーザ光を加工
状態モニタ用レーザ発生装置によって照射すると、被加
工材料に対して加工が行われ、また、光強度検出器は前
記状態モニタ用レーザ光の散乱光あるいは反射光の光強
度を検出する。
置では、加工用レーザ光を加工用レーザ発生装置によっ
て被加工材料に照射するとともに、該被加工材料の加工
用レーザ光入射位置付近へ状態モニタ用レーザ光を加工
状態モニタ用レーザ発生装置によって照射すると、被加
工材料に対して加工が行われ、また、光強度検出器は前
記状態モニタ用レーザ光の散乱光あるいは反射光の光強
度を検出する。
【００３６】このとき、被加工材料の加工箇所が溶融状
態を呈すると光強度検出器より出力される光強度度検出
信号が変化し、この光強度検出信号に基づいて加工用レ
ーザ制御装置から前記加工用レーザ発生装置へ加工用レ
ーザ光の発生を中断させる信号が出力される。
態を呈すると光強度検出器より出力される光強度度検出
信号が変化し、この光強度検出信号に基づいて加工用レ
ーザ制御装置から前記加工用レーザ発生装置へ加工用レ
ーザ光の発生を中断させる信号が出力される。
【００３７】本発明の請求項６に記載したレーザ加工装
置では、加工用レーザ光を加工用レーザ発性装置によっ
て被加工材料に照射するとともに、該被加工材料の加工
用レーザ光入射位置付近へ状態モニタ用レーザ光を加工
状態モニタ用レーザ発生装置により照射すると、被加工
材料に対して加工が行われ、また、スペクトル光強度検
出器は前記状態モニタ用レーザ光の散乱光あるいは反射
光が分光器により分光された光のスペクトル光強度を検
出する。
置では、加工用レーザ光を加工用レーザ発性装置によっ
て被加工材料に照射するとともに、該被加工材料の加工
用レーザ光入射位置付近へ状態モニタ用レーザ光を加工
状態モニタ用レーザ発生装置により照射すると、被加工
材料に対して加工が行われ、また、スペクトル光強度検
出器は前記状態モニタ用レーザ光の散乱光あるいは反射
光が分光器により分光された光のスペクトル光強度を検
出する。
【００３８】このとき、被加工材料の材質の異なる部分
に加工箇所が達するとスペクトル光強度検出器より出力
されるスペクトル光強度検出信号が変化し、このスペク
トル光強度検出信号に基づいて加工用レーザ制御装置か
ら前記加工用レーザ発生装置へ加工用レーザ光の発生を
中断させる信号が出力される。
に加工箇所が達するとスペクトル光強度検出器より出力
されるスペクトル光強度検出信号が変化し、このスペク
トル光強度検出信号に基づいて加工用レーザ制御装置か
ら前記加工用レーザ発生装置へ加工用レーザ光の発生を
中断させる信号が出力される。
【００３９】本発明の請求項７に記載したレーザ加工装
置では、加工用レーザ光を加工用レーザ光発生装置によ
って被加工材料に照射すると、該被加工材料に対して加
工が行われ、また、プラズマ飛散速度検出器は加工用レ
ーザ光の照射により生じるプラズマの飛散速度を検出す
る。
置では、加工用レーザ光を加工用レーザ光発生装置によ
って被加工材料に照射すると、該被加工材料に対して加
工が行われ、また、プラズマ飛散速度検出器は加工用レ
ーザ光の照射により生じるプラズマの飛散速度を検出す
る。
【００４０】このとき、被加工材料の材質の異なる部分
に加工箇所が達するとプラズマ飛散速度検出器より出力
されるブラズマ飛散速度検出信号が変化し、このプラズ
マ飛散速度検出信号に基づいて加工用レーザ制御装置か
ら前記加工用レーザ発生装置へ加工用レーザ光の発生を
中断させる信号が出力される。
に加工箇所が達するとプラズマ飛散速度検出器より出力
されるブラズマ飛散速度検出信号が変化し、このプラズ
マ飛散速度検出信号に基づいて加工用レーザ制御装置か
ら前記加工用レーザ発生装置へ加工用レーザ光の発生を
中断させる信号が出力される。
【００４１】本発明の請求項８に記載したレーザ加工装
置では、加工用レーザ光を加工用レーザ発生装置によっ
て被加工材料に照射するとともに、前記加工用レーザ光
に交差するように深さモニタ用レーザ光を加工深さモニ
タ用レーザ発生装置により発生させると、被加工材料に
対して加工が行われ、また、加工用レーザ光は被加工材
料に入射することにより生じる音響波の影響を受けて空
中の密度場の変化を生じるため前記深さモニタ用レーザ
光の光軸位置が周期的に変位する。
置では、加工用レーザ光を加工用レーザ発生装置によっ
て被加工材料に照射するとともに、前記加工用レーザ光
に交差するように深さモニタ用レーザ光を加工深さモニ
タ用レーザ発生装置により発生させると、被加工材料に
対して加工が行われ、また、加工用レーザ光は被加工材
料に入射することにより生じる音響波の影響を受けて空
中の密度場の変化を生じるため前記深さモニタ用レーザ
光の光軸位置が周期的に変位する。
【００４２】受光位置検出器は前記深さモニタ用レーザ
光が入射する位置を検出して受光位置検出信号を出力
し、更に加工深さ演算回路はこの受光位置検出信号から
被加工材料の加工深さを求める。
光が入射する位置を検出して受光位置検出信号を出力
し、更に加工深さ演算回路はこの受光位置検出信号から
被加工材料の加工深さを求める。
【００４３】被加工材料に対する加工が進捗して加工深
さが深くなると加工深さ演算回路より出力される加工深
さ検出信号が変化し、被加工材料の加工深さが所定の値
に達すると、この加工深さ検出信号に基づいて加工用レ
ーザ制御装置から前記加工用レーザ発生装置へ加工用レ
ーザ光の発生を中断させる信号が出力される。
さが深くなると加工深さ演算回路より出力される加工深
さ検出信号が変化し、被加工材料の加工深さが所定の値
に達すると、この加工深さ検出信号に基づいて加工用レ
ーザ制御装置から前記加工用レーザ発生装置へ加工用レ
ーザ光の発生を中断させる信号が出力される。
【００４４】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。
する。
【００４５】図１は本発明のレーザ加工装置の一実施例
を示すもので、１は被加工材料２を載置するテーブル３
を有し且つ該テーブル３をテーブル作動信号４に基づい
て移動させる加工台、５は前記テーブル３に載置された
被加工材料２へ向って材料加工用のレーザ光（加工用レ
ーザ光）６を出力するＮｄ：ＹＡＧレーザ発生装置（加
工用レーザ発生装置）である。
を示すもので、１は被加工材料２を載置するテーブル３
を有し且つ該テーブル３をテーブル作動信号４に基づい
て移動させる加工台、５は前記テーブル３に載置された
被加工材料２へ向って材料加工用のレーザ光（加工用レ
ーザ光）６を出力するＮｄ：ＹＡＧレーザ発生装置（加
工用レーザ発生装置）である。
【００４６】前記被加工材料２は、互いに異なる材質の
二つの積層部材３２，３３により構成されている。
二つの積層部材３２，３３により構成されている。
【００４７】７は加工状態モニタ用のレーザ光（状態モ
ニタ用レーザ光）８を出力する色素レーザ発生装置ある
いはイオンレーザ発生装置（加工状態モニタ用レーザ発
生装置）、９は前記状態モニタ用レーザ光８をテーブル
３に載置した被加工材料２の加工用レーザ光６の入射位
置付近に入射させる全反射ミラーである。
ニタ用レーザ光）８を出力する色素レーザ発生装置ある
いはイオンレーザ発生装置（加工状態モニタ用レーザ発
生装置）、９は前記状態モニタ用レーザ光８をテーブル
３に載置した被加工材料２の加工用レーザ光６の入射位
置付近に入射させる全反射ミラーである。
【００４８】１０は前記状態モニタ用レーザ光８が被加
工材料２に入射することより生じる散乱光１１を反射す
る全反射ミラー、１２は全反射ミラー１０により反射す
る散乱光１１の一部を反射し残りを透過させるハーフミ
ラー、１３はハーフミラー１２により反射する散乱光１
１を反射する全反射ミラーである。
工材料２に入射することより生じる散乱光１１を反射す
る全反射ミラー、１２は全反射ミラー１０により反射す
る散乱光１１の一部を反射し残りを透過させるハーフミ
ラー、１３はハーフミラー１２により反射する散乱光１
１を反射する全反射ミラーである。
【００４９】１４は前記全反射ミラー１３により反射す
る散乱光１１の光路に設けたフィルタ、１５はフィルタ
１４を透過した散乱光１１の光強度を計測して光強度検
出信号１６を出力する光強度検出器、１７は光強度検出
器１５が出力する光強度検出信号１６を増幅する増幅器
である。
る散乱光１１の光路に設けたフィルタ、１５はフィルタ
１４を透過した散乱光１１の光強度を計測して光強度検
出信号１６を出力する光強度検出器、１７は光強度検出
器１５が出力する光強度検出信号１６を増幅する増幅器
である。
【００５０】３４は光強度目標信号３５を出力する光強
度目標信号設定器、３６は前記光強度検出信号１６が光
強度目標信号３５に等しくなった際に加工用レーザ光６
の発生を中断させるレーザ光発生中断信号３７を加工用
レーザ発生装置５へ出力する加工用レーザ制御装置であ
る。
度目標信号設定器、３６は前記光強度検出信号１６が光
強度目標信号３５に等しくなった際に加工用レーザ光６
の発生を中断させるレーザ光発生中断信号３７を加工用
レーザ発生装置５へ出力する加工用レーザ制御装置であ
る。
【００５１】１８は前記ハーフミラー１２を透過した散
乱光１１を分光する分光器、１９は分光器１８により分
光された光２０のスペクトルの光強度分布を検出してス
ペクトル光強度検出信号２１を出力するスペクトル光強
度検出器である。
乱光１１を分光する分光器、１９は分光器１８により分
光された光２０のスペクトルの光強度分布を検出してス
ペクトル光強度検出信号２１を出力するスペクトル光強
度検出器である。
【００５２】３８はスペクトル光強度目標信号３９を出
力するスペクトル光強度目標信号設定器、４０は前記ス
ペクトル光強度検出信号２１がスペクトル光強度目標信
号３９に等しくなった際に加工用レーザ光６の発生を中
断させるレーザ光発生中断信号４１を加工用レーザ発生
装置５へ出力する加工用レーザ制御装置である。
力するスペクトル光強度目標信号設定器、４０は前記ス
ペクトル光強度検出信号２１がスペクトル光強度目標信
号３９に等しくなった際に加工用レーザ光６の発生を中
断させるレーザ光発生中断信号４１を加工用レーザ発生
装置５へ出力する加工用レーザ制御装置である。
【００５３】２２は前記加工用レーザ発生装置５から出
力される加工用レーザ光６に交差するように、加工深さ
モニタ用のレーザ光（深さモニタ用レーザ光）２３を出
力するＨｅ−Ｎｅレーザ発生装置あるいはＡｒイオンレ
ーザ発生装置（加工深さモニタ用レーザ発生装置）、２
４は加工深さモニタ用レーザ発生装置２２に対向するよ
うに配置され且つ加工用レーザ光６が被加工材料２に入
射することにより生じる音響波５２の影響を受け光軸が
周期的に変位する深さモニタ用レーザ光２３の入射位置
を検知して受光位置検出信号２５を出力するダイオード
アレイポジションセンサ等の受光位置検出器、２６は前
記受光位置検出信号２５を増幅する増幅器である。
力される加工用レーザ光６に交差するように、加工深さ
モニタ用のレーザ光（深さモニタ用レーザ光）２３を出
力するＨｅ−Ｎｅレーザ発生装置あるいはＡｒイオンレ
ーザ発生装置（加工深さモニタ用レーザ発生装置）、２
４は加工深さモニタ用レーザ発生装置２２に対向するよ
うに配置され且つ加工用レーザ光６が被加工材料２に入
射することにより生じる音響波５２の影響を受け光軸が
周期的に変位する深さモニタ用レーザ光２３の入射位置
を検知して受光位置検出信号２５を出力するダイオード
アレイポジションセンサ等の受光位置検出器、２６は前
記受光位置検出信号２５を増幅する増幅器である。
【００５４】２７は増幅器２６により増幅された受光位
置検出信号２５をデジタル化するデジタイザ、２８はデ
ジタイザ２７より出力される受光位置検出信号２５の周
期的な変化を監視し且つ信号受信開始時の受光位置検出
信号２５の周期と現在の受光位置検出信号２５の周期の
位相の時間的なずれを求めるタイマカウンタ、２９はタ
イマカウンタ２８が出力する時間偏差信号３０に基づき
被加工材料２の加工深さｄを求めて加工深さ検出信号３
１を出力する加工深さ演算器であり、これらデジタイザ
２７、タイマカウンタ２８、加工深さ演算器２９によっ
て加工深さ演算回路５４を構成している。
置検出信号２５をデジタル化するデジタイザ、２８はデ
ジタイザ２７より出力される受光位置検出信号２５の周
期的な変化を監視し且つ信号受信開始時の受光位置検出
信号２５の周期と現在の受光位置検出信号２５の周期の
位相の時間的なずれを求めるタイマカウンタ、２９はタ
イマカウンタ２８が出力する時間偏差信号３０に基づき
被加工材料２の加工深さｄを求めて加工深さ検出信号３
１を出力する加工深さ演算器であり、これらデジタイザ
２７、タイマカウンタ２８、加工深さ演算器２９によっ
て加工深さ演算回路５４を構成している。
【００５５】４２は加工深さ目標信号４３を出力する加
工深さ目標信号設定器、４４は前記加工深さ検出信号３
１が加工深さ目標信号４３に等しくなった際に、加工用
レーザ光６の発生を中断させるレーザ光発生中断信号４
５を加工用レーザ発生装置５へ出力する加工用レーザ制
御装置である。
工深さ目標信号設定器、４４は前記加工深さ検出信号３
１が加工深さ目標信号４３に等しくなった際に、加工用
レーザ光６の発生を中断させるレーザ光発生中断信号４
５を加工用レーザ発生装置５へ出力する加工用レーザ制
御装置である。
【００５６】以下、本実施例の装置の作動を説明する。
【００５７】被加工材料２に対して穿孔加工を行う際に
は、光強度目標信号設定器３４より出力される光強度目
標信号３５が、零となるように設定しておく。
は、光強度目標信号設定器３４より出力される光強度目
標信号３５が、零となるように設定しておく。
【００５８】次いで、加工台１のテーブル３上に被加工
材料２を載置し、加工用レーザ発生装置５を作動させて
加工用レーザ光６を被加工材料２へ照射するとともに、
加工状態モニタ用レーザ発生装置７を作動させる。
材料２を載置し、加工用レーザ発生装置５を作動させて
加工用レーザ光６を被加工材料２へ照射するとともに、
加工状態モニタ用レーザ発生装置７を作動させる。
【００５９】加工状態モニタ用レーザ発生装置７から出
力される状態モニタ用レーザ光８は全反射ミラー９によ
り被加工材料２の加工用レーザ光６が入射する箇所付近
に入射し、被加工材料２に入射した状態モニタ用レーザ
光８の散乱光１１が全反射ミラー１０を経てハーフミラ
ー１２へ入射する。
力される状態モニタ用レーザ光８は全反射ミラー９によ
り被加工材料２の加工用レーザ光６が入射する箇所付近
に入射し、被加工材料２に入射した状態モニタ用レーザ
光８の散乱光１１が全反射ミラー１０を経てハーフミラ
ー１２へ入射する。
【００６０】散乱光１１の一部は、ハーフミラー１２に
より反射し、全反射ミラー１３、フィルタ１４を経て光
強度検出器１５に入射し、該光強度検出器１５から散乱
光１１の光強度に比例した光強度検出信号１６が出力さ
れる。
より反射し、全反射ミラー１３、フィルタ１４を経て光
強度検出器１５に入射し、該光強度検出器１５から散乱
光１１の光強度に比例した光強度検出信号１６が出力さ
れる。
【００６１】このとき、被加工材料２の表層部が溶融状
態を呈すると、散乱光１１の光強度が変り、光強度検出
器１５が出力する光強度検出信号１６が変化する。
態を呈すると、散乱光１１の光強度が変り、光強度検出
器１５が出力する光強度検出信号１６が変化する。
【００６２】光強度検出信号１６が零になると、加工用
レーザ制御装置３６から加工用レーザ発生装置５へレー
ザ光発生中断信号３７が出力され、加工用レーザ発生装
置５による加工用レーザ光６の発生が中断される。
レーザ制御装置３６から加工用レーザ発生装置５へレー
ザ光発生中断信号３７が出力され、加工用レーザ発生装
置５による加工用レーザ光６の発生が中断される。
【００６３】よって、被加工材料２に確実に穿孔加工が
行われる。
行われる。
【００６４】被加工材料２に対して積層部材３２のみを
除去する加工を行う際には、スペクトル光強度目標信号
設定器３８より出力されるスペクトル光強度目標信号３
９が、状態モニタ用レーザ光８が積層部材３３に入射し
た際にスペクトル光強度検出器１９より出力されるスペ
クトル光強度検出信号２１と等しくなるように設定して
おく。
除去する加工を行う際には、スペクトル光強度目標信号
設定器３８より出力されるスペクトル光強度目標信号３
９が、状態モニタ用レーザ光８が積層部材３３に入射し
た際にスペクトル光強度検出器１９より出力されるスペ
クトル光強度検出信号２１と等しくなるように設定して
おく。
【００６５】次いで、加工台１のテーブル３上に被加工
材料２を載置し、加工用レーザ発生装置５を作動させて
加工用レーザ光６を被加工材料２へ照射するとともに、
加工状態モニタ用レーザ発生装置７を作動させる。
材料２を載置し、加工用レーザ発生装置５を作動させて
加工用レーザ光６を被加工材料２へ照射するとともに、
加工状態モニタ用レーザ発生装置７を作動させる。
【００６６】加工状態モニタ用レーザ発生装置７から出
力される状態モニタ用レーザ光８は全反射ミラー９によ
り被加工材料２の加工用レーザ光６が入射する箇所付近
に入射し、被加工材料２に入射した状態モニタ用レーザ
光８の散乱光１１が全反射ミラー１０を経てハーフミラ
ー１２へ入射する。
力される状態モニタ用レーザ光８は全反射ミラー９によ
り被加工材料２の加工用レーザ光６が入射する箇所付近
に入射し、被加工材料２に入射した状態モニタ用レーザ
光８の散乱光１１が全反射ミラー１０を経てハーフミラ
ー１２へ入射する。
【００６７】散乱光１１の一部は、ハーフミラー１２を
透過して分光器１８に入射し、該分光器１８により分光
された光２０がスペクトル光強度検出器１９に入射し、
該スペクトル光強度検出器１９により各スペクトルの光
強度分布が計測されて光強度分布に比例したスペクトル
光強度検出信号２１が出力される。
透過して分光器１８に入射し、該分光器１８により分光
された光２０がスペクトル光強度検出器１９に入射し、
該スペクトル光強度検出器１９により各スペクトルの光
強度分布が計測されて光強度分布に比例したスペクトル
光強度検出信号２１が出力される。
【００６８】被加工材料２に対する加工が進捗して積層
部材３２が除去され、積層部材３３に加工用レーザ光６
が達すると、分光器１８により分光される光２０のスペ
クトルが変り、スペクトル光強度検出器１９が出力する
スペクトル光強度検出信号２１が変化する。
部材３２が除去され、積層部材３３に加工用レーザ光６
が達すると、分光器１８により分光される光２０のスペ
クトルが変り、スペクトル光強度検出器１９が出力する
スペクトル光強度検出信号２１が変化する。
【００６９】スペクトル光強度検出信号２１が前記スペ
クトル光強度目標信号３９に等しくなると、加工用レー
ザ制御装置４０から加工用レーザ発生装置５へレーザ光
発生中断信号４１が出力され、加工用レーザ発生装置５
による加工用レーザ光６の発生が中断される。
クトル光強度目標信号３９に等しくなると、加工用レー
ザ制御装置４０から加工用レーザ発生装置５へレーザ光
発生中断信号４１が出力され、加工用レーザ発生装置５
による加工用レーザ光６の発生が中断される。
【００７０】よって、被加工材料２の積層部材３２のみ
を確実に除去することができる。
を確実に除去することができる。
【００７１】被加工材料２の表層部分を所定の深さだけ
除去する加工を行う際には、加工深さ目標信号設定器４
２より出力される加工深さ目標信号４３が、被加工材料
２の表層部分が所定の深さだけ除去されたときに加工深
さ演算器２９より出力される加工深さ検出信号３１と等
しくなるように設定しておく。
除去する加工を行う際には、加工深さ目標信号設定器４
２より出力される加工深さ目標信号４３が、被加工材料
２の表層部分が所定の深さだけ除去されたときに加工深
さ演算器２９より出力される加工深さ検出信号３１と等
しくなるように設定しておく。
【００７２】次いで、加工台１のテーブル３上に被加工
材料２を載置し、加工用レーザ発生装置５を作動させて
加工用レーザ光６を被加工材料２へ照射するとともに、
加工深さモニタ用レーザ発生装置２２を作動させる。
材料２を載置し、加工用レーザ発生装置５を作動させて
加工用レーザ光６を被加工材料２へ照射するとともに、
加工深さモニタ用レーザ発生装置２２を作動させる。
【００７３】加工深さモニタ用レーザ発生装置２２から
出力される深さモニタ用レーザ光２３は前記加工用レー
ザ光６に交差して受光位置検出器２４に入射する。
出力される深さモニタ用レーザ光２３は前記加工用レー
ザ光６に交差して受光位置検出器２４に入射する。
【００７４】この深さモニタ用レーザ光２３は、加工用
レーザ光６が被加工材料２に入射することにより生じる
音響波５２の影響波を受けて光軸が周期的に変位する。
レーザ光６が被加工材料２に入射することにより生じる
音響波５２の影響波を受けて光軸が周期的に変位する。
【００７５】加工用レーザ光６により被加工材料２の表
層部分が除去されるのに伴い、音響波５２の影響を受け
て変位する深さモニタ用レーザ光２３の光軸の変位の位
相が徐々にずれ、受光位置検出器２４が出力する受光位
置検出信号２５が深さモニタ用レーザ光２３の光軸の変
位に対応して変化する。
層部分が除去されるのに伴い、音響波５２の影響を受け
て変位する深さモニタ用レーザ光２３の光軸の変位の位
相が徐々にずれ、受光位置検出器２４が出力する受光位
置検出信号２５が深さモニタ用レーザ光２３の光軸の変
位に対応して変化する。
【００７６】この受光位置検出信号２５はデジタイザ２
７によりデジタル化されたうえタイマカウンタ２８に入
力される。
７によりデジタル化されたうえタイマカウンタ２８に入
力される。
【００７７】タイマカウンタ２８はデジタイザ２７より
出力される受光位置検出信号２５の周期的な変化を監視
し且つ信号受信開始時の受光位置検出信号２５の周期と
現在の受光位置検出信号２５の周期の位相の時間的なず
れを求めて時間偏差信号３０を加工深さ演算器２９へ入
力する。
出力される受光位置検出信号２５の周期的な変化を監視
し且つ信号受信開始時の受光位置検出信号２５の周期と
現在の受光位置検出信号２５の周期の位相の時間的なず
れを求めて時間偏差信号３０を加工深さ演算器２９へ入
力する。
【００７８】更に、加工深さ演算器２９は、前記時間偏
差信号３０に基づき被加工材料２の加工箇所の深さＤを
求めて加工深さ検出信号３１を加工用レーザ制御装置４
４へ入力する。
差信号３０に基づき被加工材料２の加工箇所の深さＤを
求めて加工深さ検出信号３１を加工用レーザ制御装置４
４へ入力する。
【００７９】被加工材料２に対する加工が進捗して加工
深さ検出信号３１が前記加工深さ目標信号４３に等しく
なると、加工用レーザ制御装置４４から加工用レーザ発
生装置５へレーザ光発生中断信号４５が出力され、加工
用レーザ発生装置５による加工用レーザ光６の発生が中
断される。
深さ検出信号３１が前記加工深さ目標信号４３に等しく
なると、加工用レーザ制御装置４４から加工用レーザ発
生装置５へレーザ光発生中断信号４５が出力され、加工
用レーザ発生装置５による加工用レーザ光６の発生が中
断される。
【００８０】よって、被加工材料２の表層部分のみを所
定の深さだけ確実に除去することができる。
定の深さだけ確実に除去することができる。
【００８１】このように、本実施例のレーザ加工装置で
は、被加工材料２の加工箇所の状態を検知しつつレーザ
加工を行うので、被加工材料に対して適切な加工を行う
ことができる。
は、被加工材料２の加工箇所の状態を検知しつつレーザ
加工を行うので、被加工材料に対して適切な加工を行う
ことができる。
【００８２】図２は本発明のレーザ加工装置の他の実施
例を示すもので、図中図１と同一の符号を付した部分は
同一物を表わしている。
例を示すもので、図中図１と同一の符号を付した部分は
同一物を表わしている。
【００８３】４６は加工台１のテーブル３の近傍に配置
され且つ被加工材料２にレーザ加工を行う際に生じるプ
ラズマ５３の飛散速度を計測してプラズマ飛散速度検出
信号４７を出力するイオン検出器等のプラズマ飛散速度
検出器、４８はプラズマ飛散速度目標信号４９を出力す
るプラズマ飛散速度目標信号設定器である。
され且つ被加工材料２にレーザ加工を行う際に生じるプ
ラズマ５３の飛散速度を計測してプラズマ飛散速度検出
信号４７を出力するイオン検出器等のプラズマ飛散速度
検出器、４８はプラズマ飛散速度目標信号４９を出力す
るプラズマ飛散速度目標信号設定器である。
【００８４】５０は前記プラズマ飛散速度検出信号４７
がプラズマ飛散速度目標信号４９に等しくなった際に加
工用レーザ光６の発生を中断させるレーザ光発生中断信
号５１を加工用レーザ発生装置５へ出力する加工用レー
ザ制御装置である。
がプラズマ飛散速度目標信号４９に等しくなった際に加
工用レーザ光６の発生を中断させるレーザ光発生中断信
号５１を加工用レーザ発生装置５へ出力する加工用レー
ザ制御装置である。
【００８５】以下、本実施例の装置の作動を説明する。
【００８６】なお、本実施例の装置により被加工材料２
に対して穿孔加工、表層部分を所定の深さだけ除去する
加工を行う際の作動は図１に示すものと同様であるので
省略する。
に対して穿孔加工、表層部分を所定の深さだけ除去する
加工を行う際の作動は図１に示すものと同様であるので
省略する。
【００８７】被加工材料２に対して積層部材３２を主に
除去する加工を行う際には、プラズマ飛散速度目標信号
設定器４８より出力されるプラズマ飛散速度目標信号４
９が、積層部材３３がレーザ加工される際にプラズマ飛
散速度検出器４６より出力されるプラズマ飛散速度検出
信号４７と等しくなるように設定しておく。
除去する加工を行う際には、プラズマ飛散速度目標信号
設定器４８より出力されるプラズマ飛散速度目標信号４
９が、積層部材３３がレーザ加工される際にプラズマ飛
散速度検出器４６より出力されるプラズマ飛散速度検出
信号４７と等しくなるように設定しておく。
【００８８】次いで、加工台１のテーブル３上に被加工
材料２を載置し、加工用レーザ発生装置５を作動させて
加工用レーザ光６を被加工材料２へ照射すると、該被加
工材料２に対して加工が行われるとともに、プラズマ飛
散速度検出器４６からプラズマ飛散速度検出信号４７が
出力される。
材料２を載置し、加工用レーザ発生装置５を作動させて
加工用レーザ光６を被加工材料２へ照射すると、該被加
工材料２に対して加工が行われるとともに、プラズマ飛
散速度検出器４６からプラズマ飛散速度検出信号４７が
出力される。
【００８９】被加工材料２に対する加工が進捗して積層
部材３２が除去され、積層部材３３に加工用レーザ光６
が達すると、プラズマ５３の飛散速度が変り、プラズマ
飛散速度検出器４６が出力するプラズマ飛散速度検出信
号４７が変化する。
部材３２が除去され、積層部材３３に加工用レーザ光６
が達すると、プラズマ５３の飛散速度が変り、プラズマ
飛散速度検出器４６が出力するプラズマ飛散速度検出信
号４７が変化する。
【００９０】プラズマ飛散速度検出信号４７が前記プラ
ズマ飛散速度目標信号４９に等しくなると、加工用レー
ザ制御装置５０から加工用レーザ発生装置５へレーザ光
発生中断信号５１が出力され、加工用レーザ発生装置５
による加工用レーザ光６の発生が中断される。
ズマ飛散速度目標信号４９に等しくなると、加工用レー
ザ制御装置５０から加工用レーザ発生装置５へレーザ光
発生中断信号５１が出力され、加工用レーザ発生装置５
による加工用レーザ光６の発生が中断される。
【００９１】よって、被加工材料２の積層部材３２を主
に除去することができる。
に除去することができる。
【００９２】このように、本実施例のレーザ加工装置で
は、被加工材料２の加工箇所の状態を検知しつつレーザ
加工を行うので、被加工材料に対して適切な加工を行う
ことができる。
は、被加工材料２の加工箇所の状態を検知しつつレーザ
加工を行うので、被加工材料に対して適切な加工を行う
ことができる。
【００９３】なお、本発明のレーザ加工方法及びレーザ
加工装置は、上述した実施例にのみ限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変
更を加え得ることは勿論である。
加工装置は、上述した実施例にのみ限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変
更を加え得ることは勿論である。
【００９４】
【発明の効果】以上述べたように本発明のレーザ加工方
法及びレーザ加工装置によれば、次のような優れた効果
を奏し得る。
法及びレーザ加工装置によれば、次のような優れた効果
を奏し得る。
【００９５】（１）本発明の請求項１に記載したレーザ
加工方法、本発明の請求項５に記載したレーザ加工装置
では、被加工材料の加工箇所が溶融状態であるか否かを
検知して加工用レーザ光の発生を中断させるので、被加
工材料に穿孔加工が確実に行われる。
加工方法、本発明の請求項５に記載したレーザ加工装置
では、被加工材料の加工箇所が溶融状態であるか否かを
検知して加工用レーザ光の発生を中断させるので、被加
工材料に穿孔加工が確実に行われる。
【００９６】（２）本発明の請求項２あるいは請求項３
に記載したレーザ加工方法、本発明の請求項６あるいは
請求項７に記載したレーザ加工装置では、被加工材料の
材質の異なる部分に加工箇所が達したか否かを検知して
加工用レーザ光の発生を中断させるので、被加工材料の
表層部を形成する特定材質の部分を除去することができ
る。
に記載したレーザ加工方法、本発明の請求項６あるいは
請求項７に記載したレーザ加工装置では、被加工材料の
材質の異なる部分に加工箇所が達したか否かを検知して
加工用レーザ光の発生を中断させるので、被加工材料の
表層部を形成する特定材質の部分を除去することができ
る。
【００９７】（３）本発明の請求項４に記載したレーザ
加工方法、あるいは本発明の請求項８に記載したレーザ
加工装置では、被加工材料の加工箇所の深さを検出して
加工用レーザ光の発生を中断させるので、被加工材料の
加工箇所を所定深さに加工することができる。
加工方法、あるいは本発明の請求項８に記載したレーザ
加工装置では、被加工材料の加工箇所の深さを検出して
加工用レーザ光の発生を中断させるので、被加工材料の
加工箇所を所定深さに加工することができる。
【図１】本発明のレーザ加工装置の一実施例を示す概念
図である。
図である。
【図２】本発明のレーザ加工装置の他の実施例を示す概
念図である。
念図である。
【図３】散乱光あるいは反射光の光強度と被加工材料の
加工箇所の状態の関係を示すグラフである。
加工箇所の状態の関係を示すグラフである。
【図４】被加工材料の材質と散乱光あるいは反射光の光
強度のスペクトルとの関係を示すグラフである。
強度のスペクトルとの関係を示すグラフである。
【図５】被加工材料に対して加工用レーザ光を照射した
際に生じる音響波と深さモニタ用レーザ光の関係を示す
概念図である（加工開始時）。
際に生じる音響波と深さモニタ用レーザ光の関係を示す
概念図である（加工開始時）。
【図６】被加工材料に対して加工用レーザ光を照射した
際に生じる音響波と深さモニタ用レーザ光の関係を示す
概念図である（加工深さ到達時）。
際に生じる音響波と深さモニタ用レーザ光の関係を示す
概念図である（加工深さ到達時）。
【図７】深さモニタ用レーザ光の光軸の変位の位相を示
すグラフである。
すグラフである。
２ 被加工材料 ５ 加工用レーザ発生装置 ６ 加工用レーザ光 ７ 加工状態モニタ用レーザ発生装置 ８ 状態モニタ用レーザ光 １１ 散乱光 １５ 光強度検出器 １６ 光強度検出信号 １８ 分光器 １９ スペクトル光強度検出器 ２０ 光 ２１ スペクトル光強度検出信号 ２２ 加工深さモニタ用レーザ発生装置 ２３ 深さモニタ用レーザ光 ２４ 受光位置検出器 ２５ 受光位置検出信号 ３１ 加工深さ検出信号 ３２，３３ 積層部材 ３６，４０，４４，５０ 加工用レーザ制御装置 ３７，４１，４５，５１ レーザ光発生中断信号（信
号） ４６ プラズマ飛散速度検出器 ４７ プラズマ飛散速度検出信号 ５２ 音響波 ５３ プラズマ ５４ 加工深さ演算回路 Ｄ 深さ
号） ４６ プラズマ飛散速度検出器 ４７ プラズマ飛散速度検出信号 ５２ 音響波 ５３ プラズマ ５４ 加工深さ演算回路 Ｄ 深さ
Claims (8)
- 【請求項１】 被加工材料に加工用レーザ光を照射して
非接触加工を行う際に、前記被加工材料の加工用レーザ
光入射位置付近へ状態モニタ用レーザ光を照射し、該状
態モニタ用レーザ光の散乱光あるいは反射光の光強度を
検出し、その光強度が変化した際に前記被加工材料に対
する加工用レーザ光の照射を中断することを特徴とする
レーザ加工方法。 - 【請求項２】 異なる材質の積層部材により構成される
被加工材料に加工用レーザ光を照射して非接触加工を行
う際に、前記被加工材料の加工用レーザ光入射位置付近
へ状態モニタ用レーザ光を照射し、該状態モニタ用レー
ザ光の散乱光あるいは反射光を分光し、分光した光のス
ペクトル成分や光強度を検出し、そのスペクトル成分や
光強度が変化した際に前記被加工材料に対する加工用レ
ーザ光の照射を中断することを特徴とするレーザ加工方
法。 - 【請求項３】 異なる材質の積層部材により構成される
被加工材料に加工用レーザ光を照射して非接触加工を行
う際に、前記被加工材料近傍部分に生じるプラズマの飛
散速度を検出し、その飛散速度が変化した際に前記被加
工材料に対する加工用レーザ光の照射を中断することを
特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項４】 被加工材料に加工用レーザ光を照射して
非接触加工を行う際に、前記加工用レーザ光に深さモニ
タ用レーザ光を交差させ、加工用レーザ光による音響波
の影響を受けて周期的に変位する深さモニタ用レーザ光
の光軸の位置変化を実時間で検出し、その時間位相の変
位に基づき前記被加工材料に対する加工用レーザ光の照
射を中断することを特徴とするレーザ加工方法。 - 【請求項５】 被加工材料に加工用レーザ光を照射する
加工用レーザ発生装置と、前記被加工材料の加工用レー
ザ光入射位置付近へ状態モニタ用レーザ光を照射する加
工状態モニタ用レーザ発生装置と、前記状態モニタ用レ
ーザ光が被加工部材に入射することにより生じる散乱光
あるいは反射光の光強度を検出する光強度検出器と、該
光強度検出器より出力される光強度検出信号に基づき加
工用レーザ光の発生を中断させる信号を加工用レーザ発
生装置へ出力する加工用レーザ制御装置とを備えてなる
ことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項６】 被加工材料に加工用レーザ光を照射する
加工用レーザ発生装置と、前記被加工材料の加工用レー
ザ光入射位置付近へ状態モニタ用レーザ光を照射する加
工状態モニタ用レーザ発生装置と、前記状態モニタ用レ
ーザ光が被加工材料に入射することにより生じる散乱光
あるいは反射光を分光する分光器と、該分光器により分
光された光のスペクトル分布を検出するスペクトル光強
度検出器と、該スペクトル光強度検出器より出力される
スペクトル光強度検出信号に基づき加工用レーザ光の発
生を中断させる信号を加工用レーザ発生装置へ出力する
加工用レーザ制御装置とを備えてなることを特徴とする
レーザ加工装置。 - 【請求項７】 被加工材料に加工用レーザ光を照射する
加工用レーザ発生装置と、被加工材料に加工用レーザ光
を照射した際に生じるプラズマの飛散速度を計測するプ
ラズマ飛散速度検出器と、該プラズマ飛散速度検出器よ
り出力されるプラズマ飛散速度検出信号に基づき加工用
レーザ光の発生を中断させる信号を加工用レーザ発生装
置へ出力する加工用レーザ制御装置とを備えてなること
を特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項８】 被加工材料に加工用レーザ光を照射する
加工用レーザ発生装置と、前記加工用レーザ光に交差す
るように深さモニタ用レーザ光を出力する加工深さモニ
タ用レーザ発生装置と、該加工深さモニタ用レーザ発生
装置に対向するように配置され且つ前記深さモニタ用レ
ーザ光の入射位置を検知する受光位置検出器と、該受光
位置検出器が出力する受光位置検出信号に基づき被加工
材料の加工深さを検出する加工深さ演算回路と、該加工
深さ演算回路より出力される加工深さ検出信号に基づき
加工用レーザ光の発生を中断させる信号を加工用レーザ
発生装置へ出力する加工用レーザ制御装置とを備えてな
ることを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4272284A JPH0699292A (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4272284A JPH0699292A (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0699292A true JPH0699292A (ja) | 1994-04-12 |
Family
ID=17511717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4272284A Pending JPH0699292A (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0699292A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10255497A1 (de) * | 2002-11-27 | 2004-06-24 | BLZ Bayerisches Laserzentrum Gemeinnützige Forschungsgesellschaft mbH | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von Laser-Energieparametern beim Laserstrahl-Punktschweißen |
| JP2007155743A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-06-21 | General Electric Co <Ge> | リアルタイムプロセス監視用のレーザ衝撃ピーニングプラズマ診断センサ |
| JP2008211136A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-11 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | レーザアニール装置及びアニール方法 |
| JP2009158822A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体層の評価方法及び半導体基板の作製方法 |
| JP2011527637A (ja) * | 2008-07-09 | 2011-11-04 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | レーザ機械加工のための方法および装置 |
| JP2012216733A (ja) * | 2011-04-01 | 2012-11-08 | Japan Steel Works Ltd:The | レーザ処理プロセスの温度測定装置および温度測定方法 |
| KR102023706B1 (ko) * | 2018-12-12 | 2019-11-04 | (주)에이치피케이 | 레이저 가공 장치 및 방법 |
-
1992
- 1992-09-16 JP JP4272284A patent/JPH0699292A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10255497A1 (de) * | 2002-11-27 | 2004-06-24 | BLZ Bayerisches Laserzentrum Gemeinnützige Forschungsgesellschaft mbH | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von Laser-Energieparametern beim Laserstrahl-Punktschweißen |
| DE10255497B4 (de) * | 2002-11-27 | 2005-09-01 | BLZ Bayerisches Laserzentrum Gemeinnützige Forschungsgesellschaft mbH | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von Laser-Energieparametern beim Laserstrahl-Punktschweißen |
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| US8853592B2 (en) | 2008-07-09 | 2014-10-07 | Fei Company | Method for laser machining a sample having a crystalline structure |
| US10493559B2 (en) | 2008-07-09 | 2019-12-03 | Fei Company | Method and apparatus for laser machining |
| JP2012216733A (ja) * | 2011-04-01 | 2012-11-08 | Japan Steel Works Ltd:The | レーザ処理プロセスの温度測定装置および温度測定方法 |
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