JPH08332587A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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- JPH08332587A JPH08332587A JP7166786A JP16678695A JPH08332587A JP H08332587 A JPH08332587 A JP H08332587A JP 7166786 A JP7166786 A JP 7166786A JP 16678695 A JP16678695 A JP 16678695A JP H08332587 A JPH08332587 A JP H08332587A
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- Japan
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- chamber
- laser
- laser processing
- wall surface
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 反射性が高く、熱伝導性も高く、外見が美麗
な貴金属装飾品を製作するに際して、製品表面を汚さ
ず、高精度で、切断幅の細い加工が容易であり、加工ヘ
ッドに別途に導入されてくるアシストガスの吹送作用が
あっても、加工時に発生する微細な不要材を充分に回収
し得るレーザ加工装置を提供する。 【構成】 レーザ発生装置における固体レーザ媒質の前
端面と後端面との双方はいずれも凹球面状に研磨されて
構成され、また被加工材固定装置は被加工材を載置する
載置面が上面に配設された筐体と、該載置面上に載置さ
れた被加工材を筐体に固定する固定具と、上部が大き
く、下部が小さく開口する漏斗状に形成され、かつ前記
載置面に連接して配設された壁面により形成された回収
室と、該回収室に連接するフィルター室と、該フィルタ
ー室に連接する排気室とにより構成され、さらに前記回
収室を形成する壁面は筐体側より冷却可能に構成した。
な貴金属装飾品を製作するに際して、製品表面を汚さ
ず、高精度で、切断幅の細い加工が容易であり、加工ヘ
ッドに別途に導入されてくるアシストガスの吹送作用が
あっても、加工時に発生する微細な不要材を充分に回収
し得るレーザ加工装置を提供する。 【構成】 レーザ発生装置における固体レーザ媒質の前
端面と後端面との双方はいずれも凹球面状に研磨されて
構成され、また被加工材固定装置は被加工材を載置する
載置面が上面に配設された筐体と、該載置面上に載置さ
れた被加工材を筐体に固定する固定具と、上部が大き
く、下部が小さく開口する漏斗状に形成され、かつ前記
載置面に連接して配設された壁面により形成された回収
室と、該回収室に連接するフィルター室と、該フィルタ
ー室に連接する排気室とにより構成され、さらに前記回
収室を形成する壁面は筐体側より冷却可能に構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工により貴金
属製品の微細部分を仕上げる場合に、レーザ加工に利用
されるアシストガスにより吹送される貴金属の不要部分
を散逸させることなく、回収可能としたレーザ加工装置
に関するものである。
属製品の微細部分を仕上げる場合に、レーザ加工に利用
されるアシストガスにより吹送される貴金属の不要部分
を散逸させることなく、回収可能としたレーザ加工装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザ加工装置は、レーザ光の高エネル
ギーを利用して、金属、合金、セラミックス等で構成さ
れる被加工材のレーザ照射部を溶融し、成形する装置で
ある。このようなレーザ加工装置に用いるレーザ発生装
置の従来例は、図５に示すように例えば、Ｎｄ−ＹＡ
Ｇ、Ｎｄ−ＧＧＧ、Ｃｒ−ＹＧＧ等の単結晶、Ｎｄを含
むガラス等を素材として形成された棒状ないしは板状の
固体レーザ媒質１と、該固体レーザ媒質１の側面に配置
された励起ランプ１８とから構成されたキャビティの一
側に部分反射ミラー４が、また他側に全反射ミラー３が
それぞれ配置されてなるものである。
ギーを利用して、金属、合金、セラミックス等で構成さ
れる被加工材のレーザ照射部を溶融し、成形する装置で
ある。このようなレーザ加工装置に用いるレーザ発生装
置の従来例は、図５に示すように例えば、Ｎｄ−ＹＡ
Ｇ、Ｎｄ−ＧＧＧ、Ｃｒ−ＹＧＧ等の単結晶、Ｎｄを含
むガラス等を素材として形成された棒状ないしは板状の
固体レーザ媒質１と、該固体レーザ媒質１の側面に配置
された励起ランプ１８とから構成されたキャビティの一
側に部分反射ミラー４が、また他側に全反射ミラー３が
それぞれ配置されてなるものである。
【０００３】この場合、励起ランプ１８より照射された
励起光によって固体レーザ媒質１を励起させ、前記固体
レーザ媒質から送り出された位相が揃った光を、固体レ
ーザ媒質の両側に配置された部分反射ミラー４と全反射
ミラー３の間で共振させて得たレーザ光２０が利用され
ていた。このようにして得られたレーザ光２０は、導光
路として配された反射ミラーや光ファイバー等により、
別途にアシスタントガスが導入されるよう構成されてな
る加工ノズルに導入され、その目的に応じて、被加工材
の切断、溶接、マーキング等の加工に供されていた。
励起光によって固体レーザ媒質１を励起させ、前記固体
レーザ媒質から送り出された位相が揃った光を、固体レ
ーザ媒質の両側に配置された部分反射ミラー４と全反射
ミラー３の間で共振させて得たレーザ光２０が利用され
ていた。このようにして得られたレーザ光２０は、導光
路として配された反射ミラーや光ファイバー等により、
別途にアシスタントガスが導入されるよう構成されてな
る加工ノズルに導入され、その目的に応じて、被加工材
の切断、溶接、マーキング等の加工に供されていた。
【０００４】レーザ光の強度は励起ランプの与える光の
強度にほぼ比例することから、レーザ光の強度を高める
ためには励起ランプが励起する光強度を高める必要があ
るが、励起ランプが励起する光強度を高めた場合には、
固体レーザ媒質の発熱現象を生ずるため、通常その外側
を水冷している、。しかし、このような水冷によって固
体レーザ媒質は、冷却され易い固体レーザ媒質の表面
と、冷却され難い固体レーザ媒質の中心部との間には温
度差が発生し、固体レーザ媒質の内部に、あたかも凸レ
ンズが設けられたような効果が生み出される。そして、
この場合、レーザ発振装置で形成されるレーザ光の焦点
は当初設定した位置とは異なる位置に移行されるととも
に、レーザ発振装置を構成する部分反射ミラーから導光
路に送り出されたレーザ光２０は進行方向に向けて角度
θの広がりをもって進むようになり、その結果、被加工
材に投射されるレーザ光のスポット径は大きくならざる
を得なくなる。そこで、加工に際して、特に高密度エネ
ルギーが必要とされる貴金属の加工に際しては、広がり
角度θが小さく、出力が高いＣＯ２ガスレーザのような
レーザが主として利用されてきた。
強度にほぼ比例することから、レーザ光の強度を高める
ためには励起ランプが励起する光強度を高める必要があ
るが、励起ランプが励起する光強度を高めた場合には、
固体レーザ媒質の発熱現象を生ずるため、通常その外側
を水冷している、。しかし、このような水冷によって固
体レーザ媒質は、冷却され易い固体レーザ媒質の表面
と、冷却され難い固体レーザ媒質の中心部との間には温
度差が発生し、固体レーザ媒質の内部に、あたかも凸レ
ンズが設けられたような効果が生み出される。そして、
この場合、レーザ発振装置で形成されるレーザ光の焦点
は当初設定した位置とは異なる位置に移行されるととも
に、レーザ発振装置を構成する部分反射ミラーから導光
路に送り出されたレーザ光２０は進行方向に向けて角度
θの広がりをもって進むようになり、その結果、被加工
材に投射されるレーザ光のスポット径は大きくならざる
を得なくなる。そこで、加工に際して、特に高密度エネ
ルギーが必要とされる貴金属の加工に際しては、広がり
角度θが小さく、出力が高いＣＯ２ガスレーザのような
レーザが主として利用されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このＣ
Ｏ２ガスレーザを用いたレーザ加工に際して、加工ヘッ
ドに別途に導入されてくるアシストガスとして酸素を用
い、レーザ光の照射箇所で貴金属の酸化反応を促進させ
て加工速度を向上する試みがなされたが、製品表面が変
色されることが多く、さらに、レーザ加工の際に発生す
る微細な不要材を回収しょうとしても、加工ヘッドに別
途に導入されてくるアシストガスの吹送作用により微細
な不要材が周囲に散逸されてしまうことから、その回収
は充分に実施され難く、製品価格の上昇を避けることは
容易でなかった。
Ｏ２ガスレーザを用いたレーザ加工に際して、加工ヘッ
ドに別途に導入されてくるアシストガスとして酸素を用
い、レーザ光の照射箇所で貴金属の酸化反応を促進させ
て加工速度を向上する試みがなされたが、製品表面が変
色されることが多く、さらに、レーザ加工の際に発生す
る微細な不要材を回収しょうとしても、加工ヘッドに別
途に導入されてくるアシストガスの吹送作用により微細
な不要材が周囲に散逸されてしまうことから、その回収
は充分に実施され難く、製品価格の上昇を避けることは
容易でなかった。
【０００６】本発明は、上記の課題を解決して、反射性
が高く、熱伝導性も高く、外見が美麗な貴金属を装飾品
として製作するに際して、製品の表面を汚さず、高精度
で、切断幅の細い加工が容易であり、加工ヘッドに別途
に導入されてくるアシストガスの吹送作用があっても、
レーザ加工の実施中に発生する微細な不要材を充分に回
収し得るレーザ加工装置を提供することを目的とする。
が高く、熱伝導性も高く、外見が美麗な貴金属を装飾品
として製作するに際して、製品の表面を汚さず、高精度
で、切断幅の細い加工が容易であり、加工ヘッドに別途
に導入されてくるアシストガスの吹送作用があっても、
レーザ加工の実施中に発生する微細な不要材を充分に回
収し得るレーザ加工装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の課題
を解決するため、研究、開発を重ねた結果、レーザ発生
装置を構成する固体レーザ媒質の端面形状を特定するこ
とに加え、被加工材の固定装置に若干の改良を加えるこ
とにより上記課題の解決されることを見出だし、本発明
を完成するに至った。以下にその詳細を示す。
を解決するため、研究、開発を重ねた結果、レーザ発生
装置を構成する固体レーザ媒質の端面形状を特定するこ
とに加え、被加工材の固定装置に若干の改良を加えるこ
とにより上記課題の解決されることを見出だし、本発明
を完成するに至った。以下にその詳細を示す。
【０００８】本発明は、固体レーザ媒質と励起ランプと
により構成されたキャビティの一側に部分反射ミラー
が、また他側に全反射ミラーがそれぞれ配置されたレー
ザ発振器を主要部として構成されたレーザ発生装置と、
被加工材を載置する被加工材固定装置とからなるレーザ
加工装置において、前記レーザ発生装置における固体レ
ーザ媒質の前端面と後端面とはいずれも凹球面状に研磨
されて構成され、また前記被加工材固定装置は被加工材
を載置する載置面が上面に配設された筐体と、前記載置
面上に載置された被加工材を筐体に固定する固定具と、
上部が大きく下部が小さく開口する漏斗状に形成され、
かつ前記載置面に連接して配設された壁面により形成さ
れた回収室と、該回収室に連接するフィルター室と、該
フィルター室に連接する排気室とにより構成され、さら
に前記回収室を形成する壁面は筐体側より冷却可能に構
成されてなるレーザ加工装置を特徴とするものである。
により構成されたキャビティの一側に部分反射ミラー
が、また他側に全反射ミラーがそれぞれ配置されたレー
ザ発振器を主要部として構成されたレーザ発生装置と、
被加工材を載置する被加工材固定装置とからなるレーザ
加工装置において、前記レーザ発生装置における固体レ
ーザ媒質の前端面と後端面とはいずれも凹球面状に研磨
されて構成され、また前記被加工材固定装置は被加工材
を載置する載置面が上面に配設された筐体と、前記載置
面上に載置された被加工材を筐体に固定する固定具と、
上部が大きく下部が小さく開口する漏斗状に形成され、
かつ前記載置面に連接して配設された壁面により形成さ
れた回収室と、該回収室に連接するフィルター室と、該
フィルター室に連接する排気室とにより構成され、さら
に前記回収室を形成する壁面は筐体側より冷却可能に構
成されてなるレーザ加工装置を特徴とするものである。
【０００９】本発明は、前記被加工材固定装置の載置面
には溝が設けられ、該溝にはＯリングが装填されてなる
ことが好ましい。また前記回収室の壁面がアルミニウム
合金、銅または誘電体膜より構成されてなることがより
好ましい。さらに前記回収室の壁面と接して前記筐体内
部側に冷却室が設けられ、好ましくは前記回収室の壁面
自体が前記冷却室と回収室との間の隔壁を構成してな
る。そして前記フィルター室の壁面が前記筐体側より冷
却可能に構成されてなり、また前記フィルター室の内部
が複数に分割され、かつ前記回収室側から排気室側に向
かって目の粗いフィルターから目の細かいフィルターが
順次配されてなることを特徴とする。
には溝が設けられ、該溝にはＯリングが装填されてなる
ことが好ましい。また前記回収室の壁面がアルミニウム
合金、銅または誘電体膜より構成されてなることがより
好ましい。さらに前記回収室の壁面と接して前記筐体内
部側に冷却室が設けられ、好ましくは前記回収室の壁面
自体が前記冷却室と回収室との間の隔壁を構成してな
る。そして前記フィルター室の壁面が前記筐体側より冷
却可能に構成されてなり、また前記フィルター室の内部
が複数に分割され、かつ前記回収室側から排気室側に向
かって目の粗いフィルターから目の細かいフィルターが
順次配されてなることを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明は、レーザ加工装置において、レーザ光
透過面となる固体レーザ媒質の前端面と後端面との双方
は何れも凹球面状に研磨されて構成されたことにより、
固体レーザ媒質が凸レンズとして機能する熱レンズ効果
を補正し、部分反射ミラーを透過して導光路に導入され
るレーザ光の広がりを少なくし、したがってレーザ光の
強度低下を防止し得る。なお熱レンズ効果が凹レンズと
して働く材質を固体レーザ媒質として用いる場合には、
両端面を凸面とすることは当然である。また被加工材固
定装置は、好ましくはＸ−Ｙ軸方向に可動な載置台に固
定されるとともに、被加工材を載置する載置面が上面に
配設された筐体と、前記載置面上に載置された被加工材
を筐体に固定する固定具と、上部が大きく、下部が小さ
く開口する漏斗状に形成され、かつ前記載置面に連接し
て配設された壁面により形成された回収室と、該回収室
に連接するフィルター室と、該フィルター室に連接する
排気室とにより構成され、さらに前記回収室を形成する
壁面は筐体側より冷却可能に構成されてなることによ
り、レーザ加工時に発生する微細な不要材を充分に回収
し得るレーザ加工装置を提供することができる。
透過面となる固体レーザ媒質の前端面と後端面との双方
は何れも凹球面状に研磨されて構成されたことにより、
固体レーザ媒質が凸レンズとして機能する熱レンズ効果
を補正し、部分反射ミラーを透過して導光路に導入され
るレーザ光の広がりを少なくし、したがってレーザ光の
強度低下を防止し得る。なお熱レンズ効果が凹レンズと
して働く材質を固体レーザ媒質として用いる場合には、
両端面を凸面とすることは当然である。また被加工材固
定装置は、好ましくはＸ−Ｙ軸方向に可動な載置台に固
定されるとともに、被加工材を載置する載置面が上面に
配設された筐体と、前記載置面上に載置された被加工材
を筐体に固定する固定具と、上部が大きく、下部が小さ
く開口する漏斗状に形成され、かつ前記載置面に連接し
て配設された壁面により形成された回収室と、該回収室
に連接するフィルター室と、該フィルター室に連接する
排気室とにより構成され、さらに前記回収室を形成する
壁面は筐体側より冷却可能に構成されてなることによ
り、レーザ加工時に発生する微細な不要材を充分に回収
し得るレーザ加工装置を提供することができる。
【００１１】また、被加工材固定部において、被加工材
を載置する載置面には溝が設けられ、該溝にはＯリング
が装填されてなることにより、レーザ加工時に発生する
微細な不要材を充分に回収し得るレーザ加工装置を提供
し得る。さらに、漏斗状に形成された回収室の壁面がア
ルミニウム合金、銅または誘電体膜等から構成されてな
ることにより、通過してきたレーザ光が反射され、被加
工材の裏面を加熱し、該裏面にドロス等が付着すること
を防止でき、切断面に丸みをつけることが可能となる。
その上、壁面と接して筐体内部側に冷却室が設けられて
いることにより、レーザ加工時に発生する微細な不要材
が回収室の壁面に溶着する可能性を一層少なくする。
を載置する載置面には溝が設けられ、該溝にはＯリング
が装填されてなることにより、レーザ加工時に発生する
微細な不要材を充分に回収し得るレーザ加工装置を提供
し得る。さらに、漏斗状に形成された回収室の壁面がア
ルミニウム合金、銅または誘電体膜等から構成されてな
ることにより、通過してきたレーザ光が反射され、被加
工材の裏面を加熱し、該裏面にドロス等が付着すること
を防止でき、切断面に丸みをつけることが可能となる。
その上、壁面と接して筐体内部側に冷却室が設けられて
いることにより、レーザ加工時に発生する微細な不要材
が回収室の壁面に溶着する可能性を一層少なくする。
【００１２】そして、壁面自体が冷却室と回収室との間
の隔壁を構成してなることにより、より簡単な構造とな
るとともに、微細な不要材を充分に回収せしめる。ま
た、フィルター室の壁面が筐体側より冷却可能に構成さ
れてなることにより、より簡便な構造にて微細な不要材
を充分に回収せしめる。さらに、フィルター室の内部が
複数に分割され、かつ回収室側から排気室側に向かって
順次目の粗いフィルターから目の細かいフィルターの順
にフィルターが配設されてなることにより、目づまりし
たフィルターを交換するまでの期間を遅らせるととも
に、回収する不要材のサイズを一定範囲に集約して回収
し、後処理を容易にすることを可能にする。
の隔壁を構成してなることにより、より簡単な構造とな
るとともに、微細な不要材を充分に回収せしめる。ま
た、フィルター室の壁面が筐体側より冷却可能に構成さ
れてなることにより、より簡便な構造にて微細な不要材
を充分に回収せしめる。さらに、フィルター室の内部が
複数に分割され、かつ回収室側から排気室側に向かって
順次目の粗いフィルターから目の細かいフィルターの順
にフィルターが配設されてなることにより、目づまりし
たフィルターを交換するまでの期間を遅らせるととも
に、回収する不要材のサイズを一定範囲に集約して回収
し、後処理を容易にすることを可能にする。
【００１３】
【実施例】本発明の実施例について、以下にその詳細を
述べる。図１は本発明の実施例による概略配置正面図、
図２は本発明の実施例による被加工材固定装置の概略断
面図、図３は本発明の実施例によるレーザ発生装置の概
略配置正面図、図４は本発明の実施例によるレーザ発生
装置のランプ入力と、レーザ出力と、レーザ光の広がり
角度の関係を示す関係図であって、１は半径１〜２ｍの
曲率半径をもった凹面状の両端面１ａ、１ｂを有するＮ
ｄ−ＹＡＧ、Ｎｄ−ＧＧＧ、Ｃｒ−ＹＧＧ等の単結晶、
Ｎｄを含むガラス等からなる直径８〜１０ｍｍ、長さ１
６０〜２５０ｍｍの固体レーザ媒質であり励起ランプと
ともにキャビティを構成し、３、４は該固体レーザ媒質
の側面にそれぞれ設けられた全反射ミラーおよび部分反
射ミラーである。また５は被加工材であって、被加工材
固定装置６の載置面７に載置されるもので、８は該載置
面７が上面に配設された筐体、９は前記載置面７の上に
載置された被加工材５を筐体８に固定する固定具、１１
は上部が大きく、下部が小さく開口する漏斗状に形成さ
れ、かつ前記載置面７に連接して配設され、アルミニウ
ム合金、銅または誘電体膜等より構成された壁面１０に
より形成された回収室、１２は該回収室１１に連接さ
れ、好ましくはその内部が分割され前記回収室１１から
後記する排気室１３に向かって目の粗いフィルターから
目の細かいフィルターが順次配置されたフィルター室、
１３は該フィルター室１２に連接し吸引ファン等により
不要材を吸引、排気する排気室、１４は前記載置面７に
設けられその内部には０リングが装填された溝、１５は
壁面１０を接して筐体８内部に設けられた冷却室、１６
はその上に被加工材固定装置６が固定されかつＸ−Ｙ軸
方向に可動な載置台である。さらに１７は被加工材に照
射し、切断、溶接、マーキング等を行うための加工ヘッ
ド、１８は励起ランプとして設けられたＫｒ、Ｘｅ等の
希ガスを封入されたフラッシュランプである。
述べる。図１は本発明の実施例による概略配置正面図、
図２は本発明の実施例による被加工材固定装置の概略断
面図、図３は本発明の実施例によるレーザ発生装置の概
略配置正面図、図４は本発明の実施例によるレーザ発生
装置のランプ入力と、レーザ出力と、レーザ光の広がり
角度の関係を示す関係図であって、１は半径１〜２ｍの
曲率半径をもった凹面状の両端面１ａ、１ｂを有するＮ
ｄ−ＹＡＧ、Ｎｄ−ＧＧＧ、Ｃｒ−ＹＧＧ等の単結晶、
Ｎｄを含むガラス等からなる直径８〜１０ｍｍ、長さ１
６０〜２５０ｍｍの固体レーザ媒質であり励起ランプと
ともにキャビティを構成し、３、４は該固体レーザ媒質
の側面にそれぞれ設けられた全反射ミラーおよび部分反
射ミラーである。また５は被加工材であって、被加工材
固定装置６の載置面７に載置されるもので、８は該載置
面７が上面に配設された筐体、９は前記載置面７の上に
載置された被加工材５を筐体８に固定する固定具、１１
は上部が大きく、下部が小さく開口する漏斗状に形成さ
れ、かつ前記載置面７に連接して配設され、アルミニウ
ム合金、銅または誘電体膜等より構成された壁面１０に
より形成された回収室、１２は該回収室１１に連接さ
れ、好ましくはその内部が分割され前記回収室１１から
後記する排気室１３に向かって目の粗いフィルターから
目の細かいフィルターが順次配置されたフィルター室、
１３は該フィルター室１２に連接し吸引ファン等により
不要材を吸引、排気する排気室、１４は前記載置面７に
設けられその内部には０リングが装填された溝、１５は
壁面１０を接して筐体８内部に設けられた冷却室、１６
はその上に被加工材固定装置６が固定されかつＸ−Ｙ軸
方向に可動な載置台である。さらに１７は被加工材に照
射し、切断、溶接、マーキング等を行うための加工ヘッ
ド、１８は励起ランプとして設けられたＫｒ、Ｘｅ等の
希ガスを封入されたフラッシュランプである。
【００１４】［実施例１］本実施例として、図１〜４に
示すように、Ｙに対してＮｄを０．８原子％添加したＹ
ＡＧの結晶より直径１０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの棒状の
固体レーザ媒質１を切りだし、さらにこの固体レーザ媒
質１の前後の端面１ａ、１ｂを半径１ｍの曲率半径をも
った凹球面状に加工するとともに、該固体レーザ媒質１
の両側に全反射ミラー３と、部分反射ミラー４とを配置
してレーザ発生装置２を構成した。この場合、前記全反
射ミラー３と、部分反射ミラー４とはレーザ発生装置２
の安定発振域を狭めることのないように、いずれも平面
鏡で構成した。このように構成したレーザ発生装置で
は、ランプ入力を１７ｋｗとすると、パルス幅が２ｍｓ
ｅｃであり、パルス繰り返し数が７０Ｈｚである場合の
レーザ出力は４５０ｗであり、レーザ光の広がり角θは
僅かに９ｍｒａｄであった。これに対して、固体レーザ
媒質１の前後の端面１ａ、１ｂを図５のように凹球面状
に加工しない場合には、レーザ光の広がり角θは２５ｍ
ｒａｄにも及び、固体レーザ媒質１の前後の端面１ａ、
１ｂを凹球面状に加工した場合の効果が充分に現れてい
る。
示すように、Ｙに対してＮｄを０．８原子％添加したＹ
ＡＧの結晶より直径１０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの棒状の
固体レーザ媒質１を切りだし、さらにこの固体レーザ媒
質１の前後の端面１ａ、１ｂを半径１ｍの曲率半径をも
った凹球面状に加工するとともに、該固体レーザ媒質１
の両側に全反射ミラー３と、部分反射ミラー４とを配置
してレーザ発生装置２を構成した。この場合、前記全反
射ミラー３と、部分反射ミラー４とはレーザ発生装置２
の安定発振域を狭めることのないように、いずれも平面
鏡で構成した。このように構成したレーザ発生装置で
は、ランプ入力を１７ｋｗとすると、パルス幅が２ｍｓ
ｅｃであり、パルス繰り返し数が７０Ｈｚである場合の
レーザ出力は４５０ｗであり、レーザ光の広がり角θは
僅かに９ｍｒａｄであった。これに対して、固体レーザ
媒質１の前後の端面１ａ、１ｂを図５のように凹球面状
に加工しない場合には、レーザ光の広がり角θは２５ｍ
ｒａｄにも及び、固体レーザ媒質１の前後の端面１ａ、
１ｂを凹球面状に加工した場合の効果が充分に現れてい
る。
【００１５】上記のように構成されたレーザ発生装置を
用いてレーザ加工を行うに際し、前記したように、レー
ザ出力が４５０ｗであり、レーザ光の広がり角が僅かに
９ｍｒａｄであるレーザ光を用い、集光レンズの焦点距
離を７０ｍｍとして、板の厚さが０．５ｍｍの１８金を
被加工材５として切断加工すると、切断速度を１０ｍｍ
／ｓｅｃとして、切断幅を０．５ｍｍで加工できた。ま
た、アシストガスとして、アルゴンガスを毎分６０リッ
トルの割合で被加工材の表面に流した場合、被加工材５
の表面が酸化することなく、さらに被加工材の裏面にド
ロスが付着することが防止された。
用いてレーザ加工を行うに際し、前記したように、レー
ザ出力が４５０ｗであり、レーザ光の広がり角が僅かに
９ｍｒａｄであるレーザ光を用い、集光レンズの焦点距
離を７０ｍｍとして、板の厚さが０．５ｍｍの１８金を
被加工材５として切断加工すると、切断速度を１０ｍｍ
／ｓｅｃとして、切断幅を０．５ｍｍで加工できた。ま
た、アシストガスとして、アルゴンガスを毎分６０リッ
トルの割合で被加工材の表面に流した場合、被加工材５
の表面が酸化することなく、さらに被加工材の裏面にド
ロスが付着することが防止された。
【００１６】［実施例２］被加工材５をプラチナとした
以外は、実施例１と同様にして加工した場合、被加工材
５の表面が酸化することなく、また、切断速度を１０ｍ
ｍ／ｓｅｃとして、切断幅を０．５ｍｍで加工でき、さ
らに被加工材の裏面にドロスの付着が防止された。
以外は、実施例１と同様にして加工した場合、被加工材
５の表面が酸化することなく、また、切断速度を１０ｍ
ｍ／ｓｅｃとして、切断幅を０．５ｍｍで加工でき、さ
らに被加工材の裏面にドロスの付着が防止された。
【００１７】［実施例３］被加工材５を銀とした以外
は、実施例１と同様にして加工した場合、被加工材５の
表面が酸化することなく、また、切断速度を１０ｍｍ／
ｓｅｃとして、切断幅を０．５ｍｍで加工でき、さら
に、被加工材の裏面にドロスの付着が防止された。
は、実施例１と同様にして加工した場合、被加工材５の
表面が酸化することなく、また、切断速度を１０ｍｍ／
ｓｅｃとして、切断幅を０．５ｍｍで加工でき、さら
に、被加工材の裏面にドロスの付着が防止された。
【００１８】［実施例４］被加工材５として選出した厚
さ０．７ｍｍの１８金の板材を、図２に示した被加工材
固定装置６の載置面７上に載置した。この場合、被加工
材固定装置６は、被加工材５を載置する載置面７が上面
に配設された筐体８と、前記載置面７上に載置された被
加工材５を筐体８に固定する固定具９と、上部が大き
く、下部が小さく開口する漏斗状に形成され、かつ前記
載置面７に連接して配設された壁面１０により形成され
た回収室１１と、該回収室１１に連接するフィルター室
１２と、該フィルター室１２に連接する排気室１３とに
より構成され、さらに前記回収室１１を形成する壁面１
０は加工ヘッド１７よりのレーザ光２０の照射軸に対し
て５０度の角度に傾斜するように構成した。
さ０．７ｍｍの１８金の板材を、図２に示した被加工材
固定装置６の載置面７上に載置した。この場合、被加工
材固定装置６は、被加工材５を載置する載置面７が上面
に配設された筐体８と、前記載置面７上に載置された被
加工材５を筐体８に固定する固定具９と、上部が大き
く、下部が小さく開口する漏斗状に形成され、かつ前記
載置面７に連接して配設された壁面１０により形成され
た回収室１１と、該回収室１１に連接するフィルター室
１２と、該フィルター室１２に連接する排気室１３とに
より構成され、さらに前記回収室１１を形成する壁面１
０は加工ヘッド１７よりのレーザ光２０の照射軸に対し
て５０度の角度に傾斜するように構成した。
【００１９】また、前記載置面７には溝１４が形成さ
れ、この溝１４にはＯリングが嵌挿され、さらに壁面１
０はＹＡＧレーザ光に対して高反射率を示す銅を用いて
製作され、この銅の壁面１０の筐体側面に設けた冷却室
１５内を毎分２０リットルの割合で温度２０℃の冷却水
が流された。一方フィルター室１２は４段に区分され、
回収室に近いほうから順に６００メッシュ、１０００メ
ッシュ、１５００メッシュ、２０００メッシュのフィル
ターをそれぞれの区分箇所に設けた。さらに、上記のよ
うにして構成された被加工材固定装置６はＸ−Ｙ軸方向
に可動な載置台１６に固定された。以上のように構成さ
れた被加工材固定装置６に固定された被加工材に対し
て、実施例１と同様なレーザ発生装置２を用いてレーザ
切断加工を実施した場合、微細な不要材の回収率は９９
％に達した。これに対して、冷却室１５を設けない場合
の微細な不要材の回収率は僅かに６０％でしかなく、本
発明の実施により大きな効果が得られた。なお、冷却室
内を流れる媒体は上記実施例のように冷却水に限るもの
でなく、油等の他の液体や気体を用いることもできる。
れ、この溝１４にはＯリングが嵌挿され、さらに壁面１
０はＹＡＧレーザ光に対して高反射率を示す銅を用いて
製作され、この銅の壁面１０の筐体側面に設けた冷却室
１５内を毎分２０リットルの割合で温度２０℃の冷却水
が流された。一方フィルター室１２は４段に区分され、
回収室に近いほうから順に６００メッシュ、１０００メ
ッシュ、１５００メッシュ、２０００メッシュのフィル
ターをそれぞれの区分箇所に設けた。さらに、上記のよ
うにして構成された被加工材固定装置６はＸ−Ｙ軸方向
に可動な載置台１６に固定された。以上のように構成さ
れた被加工材固定装置６に固定された被加工材に対し
て、実施例１と同様なレーザ発生装置２を用いてレーザ
切断加工を実施した場合、微細な不要材の回収率は９９
％に達した。これに対して、冷却室１５を設けない場合
の微細な不要材の回収率は僅かに６０％でしかなく、本
発明の実施により大きな効果が得られた。なお、冷却室
内を流れる媒体は上記実施例のように冷却水に限るもの
でなく、油等の他の液体や気体を用いることもできる。
【００２０】
【発明の効果】本発明の実施により、レーザ光の照射箇
所におけるビーム径の広がりを極めて小さくして、レー
ザ光が照射される箇所での単位面積当たりの出力密度を
向上させたことにより、高反射率の被加工材である貴金
属を細い幅で切断加工し得るとともに、高精度の製品を
入手し得るようになった。また、被加工材の固定装置の
回収室壁面を冷却可能に設けたことにより、レーザ加工
の実施に際して発生する微細な不要材の回収率を向上
し、加工経費の大幅な縮減を可能にした。
所におけるビーム径の広がりを極めて小さくして、レー
ザ光が照射される箇所での単位面積当たりの出力密度を
向上させたことにより、高反射率の被加工材である貴金
属を細い幅で切断加工し得るとともに、高精度の製品を
入手し得るようになった。また、被加工材の固定装置の
回収室壁面を冷却可能に設けたことにより、レーザ加工
の実施に際して発生する微細な不要材の回収率を向上
し、加工経費の大幅な縮減を可能にした。
【図１】本発明の実施例による概略配置正面図である。
【図２】本発明の実施例による被加工材固定装置の概略
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明の実施例によるレーザ発生装置の概略配
置正面図である。
置正面図である。
【図４】本発明の実施例によるレーザ発生装置のランプ
入力と、レーザ出力と、レーザ光の広がり角度の関係を
示す関係図である。
入力と、レーザ出力と、レーザ光の広がり角度の関係を
示す関係図である。
【図５】従来例によるレーザ発生装置の概略配置正面図
である。
である。
１ 固体レーザ媒質 １ａ 端面 １ｂ 端面 ２ レーザ発生装置 ３ 全反射ミラー ４ 部分反射ミラー ５ 被加工材 ６ 被加工材固定装置 ７ 載置面 ８ 筐体 ９ 固定具 １０ 壁面 １１ 回収室 １２ フィルター室 １３ 排気室 １４ 溝 １５ 冷却室 １６ 載置台 １７ 加工ヘッド １８ フラッシュランプ ２０ レーザ光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/0915 Ｈ０１Ｓ 3/02 Ｚ // Ｂ０１Ｄ 46/00 3/091 Ｊ
Claims (7)
- 【請求項１】 固体レーザ媒質と励起ランプとにより構
成されたキャビティの一側に部分反射ミラーが、また他
側に全反射ミラーがそれぞれ配置されたレーザ発振器を
主要部として構成されたレーザ発生装置と、被加工材を
載置する被加工材固定装置とからなるレーザ加工装置に
おいて、前記レーザ発生装置における固体レーザ媒質の
前端面と後端面とはいずれも凹球面状に研磨されて構成
され、また前記被加工材固定装置は被加工材を載置する
載置面が上面に配設された筐体と、前記載置面上に載置
された被加工材を筐体に固定する固定具と、上部が大き
く下部が小さく開口する漏斗状に形成され、かつ前記載
置面に連接して配設された壁面により形成された回収室
と、該回収室に連接するフィルター室と、該フィルター
室に連接する排気室とにより構成され、さらに前記回収
室を形成する壁面は筐体側より冷却可能に構成されてな
ることを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項２】 前記被加工材固定装置の載置面には溝が
設けられ、該溝にはＯリングが装填されてなることを特
徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。 - 【請求項３】 前記回収室の壁面がアルミニウム合金、
銅及び誘電体膜よりなる群の中から選ばれたいずれか１
種にて構成されてなることを特徴とする請求項１または
２記載のレーザ加工装置。 - 【請求項４】 前記回収室の壁面と接して前記筐体内部
側に冷却室が設けられていることを特徴とする請求項１
ないし３のいずれか１項記載のレーザ加工装置。 - 【請求項５】 前記回収室の壁面自体が前記冷却室と回
収室との間の隔壁を構成してなることを特徴とする請求
項４記載のレーザ加工装置。 - 【請求項６】 前記フィルター室の壁面が前記筐体側よ
り冷却可能に構成されてなることを特徴とする請求項１
ないし５のいずれか１項記載のレーザ加工装置。 - 【請求項７】 前記フィルター室の内部が複数に分割さ
れ、かつ前記回収室側から排気室側に向かって目の粗い
フィルターから目の細かいフィルターが順次配されてな
ることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項記
載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7166786A JPH08332587A (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7166786A JPH08332587A (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | レーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08332587A true JPH08332587A (ja) | 1996-12-17 |
Family
ID=15837655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7166786A Pending JPH08332587A (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08332587A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006093661A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-04-06 | Corning Inc | 波面補正光学表面を有する光学システム |
| WO2014156544A1 (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-02 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | 半導体レーザー光源と固体レーザー装置を組み合わせた車載式点火装置 |
| JP2016157984A (ja) * | 2010-02-24 | 2016-09-01 | アルコン レンゼックス， インコーポレーテッド | 調節可能な繰り返し率を有する高出力のフェムト秒レーザ |
-
1995
- 1995-06-08 JP JP7166786A patent/JPH08332587A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006093661A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-04-06 | Corning Inc | 波面補正光学表面を有する光学システム |
| JP2016157984A (ja) * | 2010-02-24 | 2016-09-01 | アルコン レンゼックス， インコーポレーテッド | 調節可能な繰り返し率を有する高出力のフェムト秒レーザ |
| WO2014156544A1 (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-02 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | 半導体レーザー光源と固体レーザー装置を組み合わせた車載式点火装置 |
| JP2014192166A (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | National Institutes Of Natural Sciences | 半導体レーザー励起固体レーザー装置を利用する車載式点火装置 |
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