JPS59212183A - レ−ザ−ビ−ムスキヤニング装置 - Google Patents

レ−ザ−ビ−ムスキヤニング装置

Info

Publication number
JPS59212183A
JPS59212183A JP58084155A JP8415583A JPS59212183A JP S59212183 A JPS59212183 A JP S59212183A JP 58084155 A JP58084155 A JP 58084155A JP 8415583 A JP8415583 A JP 8415583A JP S59212183 A JPS59212183 A JP S59212183A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
scanning
laser
scanning device
splitting
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
Application number
JP58084155A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6252010B2 (ja
Inventor
Akinobu Ogasawara
小笠原 昭宣
Toshiro Matsubara
松原 俊郎
Masakazu Sakurai
桜井 正和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
YAMADA KOGAKU KOGYO KK
Nippon Steel Corp
Original Assignee
YAMADA KOGAKU KOGYO KK
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by YAMADA KOGAKU KOGYO KK, Nippon Steel Corp filed Critical YAMADA KOGAKU KOGYO KK
Priority to JP58084155A priority Critical patent/JPS59212183A/ja
Publication of JPS59212183A publication Critical patent/JPS59212183A/ja
Publication of JPS6252010B2 publication Critical patent/JPS6252010B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B23K26/0821Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head using multifaceted mirrors, e.g. polygonal mirror

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、レーザービームにより電磁鋼板の磁気4’
J性を向1−させる装置のレーザービームスキャニング
装置に関する。
方向性電磁鋼板の表面にYAGレーザーあるいはC02
レーザー等のハイパワーレーザービームを照射すること
によって、鋼板の磁気的特性を改善出来ることは特公昭
57−’ 2252等により公知の事実であるが、これ
を工業的規模で実施する際には種々の解決すべき問題が
有り、この中で効率的なレーザービームスキャニング装
置の確立か最も重要な課題であった。例えば約1m幅程
俄の一方向性電磁鋼板(以下鋼板と言う)をレーザー照
射するためには、鋼板上のビーム径を小さく絞る必要性
から、従来はスキャン幅の小ごいスキャニング装置を複
数台幅方向に配置し、レーザービームをビームスプリン
トハーフミラ−で分割して各スキャニング装置に送った
り、各スギヤニツク装置4ηに別々のレーサー発生装置
を配dして、鋼板全幅の照射を行なっていた。工業的規
模に於ては、必要なレーザーパワーがfi+00 W−
@KWときわめてハイパワーとなること及び鋼板上のビ
ーム径を小さく絞る必要性より、各スキャニング装置の
回転ボリボンに入射するレーザービーム径は10〜30
)φ程度になり、回転ポリゴンの1辺のミラー長との関
係から、鋼板表面に達するレーザーパワーはレーザーそ
のもののパワーの30〜50 %程度にならざるを得な
かった。これをt51図を参照して述べる。
この第1図(a)はレーザー発生装置(図示しない)か
らのl/−ザービーム1がスキャニング装置の回転ポリ
ゴン2に入射し、該ポリゴン2の回転によってレーザー
ビーム1がスキャニングされる様r−ヲ示す。第1図(
b)はスキャニングされた反則レーザービームの偏角0
及び入射レーザービームに対するパワー比率のポリゴン
回転角φに対する変化の様−fを示している。この図面
において説明の便宜上、回転ポリゴン2の面にXl)、
■、■。
・4Iを伺している。また第1図(b)の上方のグラフ
3はポリゴン回転角ψの変化による回転ポリゴン2の面
■、 i) 、・≦)、4〉へのレーザービーム1の入
用位置の変化を示しており、F方のグラフ4は面11、
C2゛・、・、3・、・4−+における反射レーザービ
ーム量のところで入射ビーム径DOに対して回転ポリゴ
ン20面■、・、■、(■、■の長さ文は有限であるた
め、スキャニングの端部に於てはレーザービーム1が回
転ポリゴン2の2面例えば■と(g) 、 (2)と(
3)にまたがって入射することとなり1反射レーザービ
ームのパワーは減少する。パワー減少の無いイ1効スキ
ャン幅は次式の様になる。
父 一例として、Do= 20mmφ+ n = 40mm
とすれは、有効スキャン幅す50%となる。従って従来
の方法として、複数台のスキャニング装置を鋼板幅方向
に配置し、し・−ザービームをビームスブリットハーフ
ミラ−で分割したり、各スキャニング装Z、 h;に別
々のレーザーを配置した場合には、レーザーパワーの利
用率は50%となる訳であり、ハイパワーレーザーの場
合には極めて大きな損失となる。またこれはパワーロス
の分だけ高い出力のレーザーが必要となることであり、
ハイパワーレーザーを使用する場合には極めて重要な問
題であった。
本発明はこの様な問題点を解決するものであり、レーザ
ーパワーの大部分を鋼板照射工冬ルキーとして利用出来
るため、それだけ小さいパワーのレーザーを使用するこ
と及び損失光の処理が不要なことから、ハイパワーレー
ザースキャニンクシステムの効率、信頼性、ランニング
コスト等を大幅に改善するものとなる。
次に本発明を第2図、第3図、第4]Δで示す一実施例
を参照して詳細に説明する。
第2図は本発明の一実施例における概要図である。lは
C02レーザーあるいはYAGレーザー等のハイパワー
なレーザービームであり、レーザー発生型(図示しない
)から投射される。レーザービーA lはビーム集束装
置例えば軸外し放物面鏡5で反則してヒームが絞られた
後、分割された平面鏡を円周1−1こ間隔をおいて配置
したビーム分割振分装置6によって直進と反射を時分割
的に振分けられる。ヒーム分−+++ l辰分装置6の
具体的な構造は第3図に示される。
このビーム分割振分装置6について述へる。7は回転円
板で、その円周面には分割された平面鏡(以下分割平面
鏡という)8が間隔をおいて突1没されている。回転円
板7は第2図に示されるように回転駆動装置1例えばサ
ーボモータ9により回転される。ところで軸外し放物面
鏡5で反射して絞られたレーザービームlが、ビーム分
割振分装置6の回転により分割平面鏡8の例えば8−1
に入用すると、該分割平面鏡8−1により反射され、反
射側に設けられた軸外し放物面鏡10に入射される。一
方、ビーム分割振分装置6がさら番こ回転し、分割平面
鏡8−1 と8−2の中間部11にレーザービーム1が
入射されるようになると、該中間部IIを直進して直進
側に設けられた軸外し放物面鏡12に入射される。この
ようにしてビーム分割振分装置6により、レーザ−ビー
ム11寸時系され振分けられる。
ビー1、分割振分装置6に入射するレーザービーム1を
絞るのは、分割平面鏡8の長さ文に対してレーザービー
ムjの径Doを小さくして、レーザービーム】の直進と
反射の切換を迅速かつ効率的に行なうためである。しか
し余り小さく絞ると分割47−面鏡8でのパワー冨度が
高くなり分割平面鏡8を損傷する恐れがあるので適宜に
調整される。
ビーム分割振分装置6で直進9反射に振分けられたレー
ザービーム1は、軸外し放物面鏡12.10によりそれ
ぞれ平行ビームに変換された後、平面鏡13’、 +4
を経てスキャニング装置長、貝に入射する。スキャニン
グ装置15,113はスキャニング部例えば回転ポリゴ
ン17.18と放物面鏡19.20で構成され、レーザ
ービームlは鋼板21の表面に小さなスポットとして集
光すると共に、右から左へと矢印方向に走査される。こ
の時、回転ポリゴン17と他力の回転ポリゴン18の回
転角は回転ポリゴン17によるレーザービームlの走査
位置22−1が左端に来て該回転ポリゴン17による一
走査が終った時に、他方の回転ポリゴン18によるレー
ザービームlの走査位と22−2が右端に来て、該回転
ポリゴン18での走査が始まる様制御され、かっこの時
にビーム分割振分装置6の回転角かレーザービームlの
直進と反射の切換タイミングに制御される。
このようにビーム分割振分装置6で振分けられたレーザ
ービーム1を、該ビーム分割振分装置6と回転ポリゴン
17.18との回転を制御してスキャニングするので、
レーザーパワーの利用率が非常に高(なる。この点は後
で詳述する。
ビーム分割振分装置6および回転ポリゴン17゜18の
回転角の制御について述べる。ビーム分割振分装置6は
サーボモータ9およびサーボ装置23によって設定回転
数24に従って回転する。ビーム分割振分装置6の回転
角はパルスジェネレータ25ニよって検出され、第4図
に示すように、回転ポリゴン17.18にそれぞれ連結
されたパルスジェネレータ2ft、27の出力信号との
mlに位相差が位相検出器28 、29でそれぞれ検出
される。検出された信号は位相制御回路30.31に入
力される。ところで該位相制御回路3oでは、ビーム分
割振分装置6の中間部11をレーザービームlが直進し
て、軸外し放物面鏡12.平面鏡13を経て回転ポリゴ
ン17に入射する場合には、該回転ポリゴン17の1面
のみに入射するように回転角の位相を制御する。他の位
相制御回路31では、ビーム分割振分装置6の分割平面
鏡8で反射され、前記の直進のときと同様にして他方回
転ポリゴン18に入射する場合には、該回転ポリゴン1
8の1而のみに入射するように回転角の位相を制御する
のである。
位相制御回路30.31からの信号は、サーボモータ駆
動回路32 、33に入力され、回転ポリゴン1?。
18のサーボモータ34 、35の回転数が制御される
これによりビーム分割振分装置6と回転ポリゴン17.
18の回転角か所定の位相関係に保持されるのである。
次に本発明の作用を従来の場合と比べて第5図を参照し
て述べる。
この第5図は動作説明図であり、グラフA−1とグラフ
A−2は従来の場合であって、前記第1図(b)のグラ
フ3.グラフ4とそれぞれ同じである。これではグラフ
A−2から無効スキャン角が多く、レーザーパワーの利
用率が低い。
グラフA−3、A’−4は本発明のビーム分割振分装f
i6で分割し振分けられたレーザービームを示しており
、グラフA−3は直進してスキャニング装置長に入射さ
れるものであり、一方グラフA−4は反射してスキャニ
ング装置長に入射されるものである。
グラフA−5は本発明のスキャニング装置15.18の
回転ポリゴン17.18へのレーザービームの入用位置
であり、該グラフA−5において、直線36は回転ポリ
ゴン17への入射位置、直!j137は他方の回転ポリ
コン18への入射位置である。グラフA−6は回転ポリ
ゴン17.18による反射レーザービーム量を示してい
る。
ところで、未発明ではビーム分割振分装置6によるレー
ザービーム1の直進と反射による振分は、グラフA−3
,グラフA−4のように行なわれ。
該振分けられたレーザービーム1は前述した如く、スキ
ャニング装置15.16の有効範囲の時のみ入射する様
になっている。即ち、回転ポリゴン17.18の一面で
それぞれ反射されるのを利用するため、スキャニングシ
ステム全体のビーム位置とパワーはA−5、A−8の様
に有効スキャン幅を非常に大きくすることかできる。
また、ビーム分割振分装置6の分割平面鏡8の長さを5
0mm、入射ビーム径を5mmφとすれば、ビーム切換
の効率は80%となり、従ってシステム全体のパワー利
用率も80%となり、極めて効率の良いスキャニングシ
ステムとなる。この様に、本発明によれば、レーザービ
ームにより電磁鋼板の磁気特性を向上させる装置のレー
ザービームスキャニング装置におけるハイパワーレーザ
ーのパワー利用効率を飛躍的に高め、それだけ小パワー
のレーサーで済むこと及び損失光の処理が不要なことか
ら、装置のコストを下げ、信頼性、ランニングコスト等
を大幅に改善することができる。
本実施例では、2組のスキャニング装置長、脛にレーザ
ービームを分割し振分ける場合を示したが、3組以−に
のスキャニング装置への分割振分についても、同様の考
えで実施することが可能である。また、ビーム分割振分
装置6の前後に配置した軸外し放物面鏡は、これに限ら
ずレンズでも良いし、またビーム径を変える必要が無け
れば不安である。更に、本発明は電磁鋼板表面にレーザ
ービームを照射して鋼板の磁気特性を向]−させる装置
における応用を主目的としてはいるが、/\イバワーレ
ーザースキャニングを必要とするその他の装置にも応用
できることは言うまでもない。
また、スキャニング装置15.16のスキャニング部と
して、回転ポリゴン17.18に代えて振動ミラー等を
用いることができる。この場合は振動ミラーの振動時の
傾き角とビーム分割振分装置66の回転角とが位相制御
される。特に振動ミラーを使用した場合には、レーザー
パワー利用効−IKの向」二と共に振動ミラーの直線性
の良い部分のみを使用できるという効果も発生する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスキャニングを示すIA、第212は本
発明の一実施例を示す図、第3図は本発明の一実施例に
おけるビーム分割振分装置を示す図、第4図は本発明の
一実施例におけるスキャニング制御を示す図、第5図は
本発明の一実施例における動作を従来の場合とともに示
す図である。 ■・・・レーザービーム、 5,10.12・・・軸外
し放物面鏡、  6・・・ビーム分割振分装置、  7
・・・回転円板、  8・・・分割平面鏡、 9・・・
サーボモータ、13.14・・・平面鏡、  15.1
8・・・スキャニング装置、17.18・・・回転ポリ
ゴン、 19.20・・・放物面鏡、21・・・鋼板、
 25,28.27・・・パルスジェネレータ、28.
29・・・位相検出器、 30.31・・・位相制御回
路。 特許出願人 代理人 ガ理士  矢  葺  知  之 (ばか1名) 432

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザービームを′4.磁鋼板表面に照射するス
    キャニング装置において、レーザー発生器とスキャニン
    グ装置の間に設けられた、回転円板の円周に分割された
    平面鏡を間隔をおいで突設したビーム分割振分装置と、
     l1lj記ビ一ム分割振分装置で振分けられたレーザ
    ービームを入射する複数個のスキャニング装置と、前記
    ビーム分割振分装置の回転角とスキャニング装置のスキ
    ャニング部の回転角との位相を制御する装置とからなる
    ことを特徴とするレーザービームスキャニング装H0(
    2)ビーム分割振分装置の前後にビーム集束装置を設け
    た特許請求の範囲第1項記載のレーザービームスキャニ
    ング装置。
JP58084155A 1983-05-16 1983-05-16 レ−ザ−ビ−ムスキヤニング装置 Granted JPS59212183A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58084155A JPS59212183A (ja) 1983-05-16 1983-05-16 レ−ザ−ビ−ムスキヤニング装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58084155A JPS59212183A (ja) 1983-05-16 1983-05-16 レ−ザ−ビ−ムスキヤニング装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59212183A true JPS59212183A (ja) 1984-12-01
JPS6252010B2 JPS6252010B2 (ja) 1987-11-02

Family

ID=13822610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58084155A Granted JPS59212183A (ja) 1983-05-16 1983-05-16 レ−ザ−ビ−ムスキヤニング装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59212183A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010525950A (ja) * 2007-05-03 2010-07-29 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド 走査後レンズ屈折によるレーザーマイクロマシニングシステム
JP2017125250A (ja) * 2016-01-15 2017-07-20 新日鐵住金株式会社 方向性電磁鋼板製造方法、方向性電磁鋼板製造装置、及び方向性電磁鋼板

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010525950A (ja) * 2007-05-03 2010-07-29 エレクトロ サイエンティフィック インダストリーズ インコーポレーテッド 走査後レンズ屈折によるレーザーマイクロマシニングシステム
JP2017125250A (ja) * 2016-01-15 2017-07-20 新日鐵住金株式会社 方向性電磁鋼板製造方法、方向性電磁鋼板製造装置、及び方向性電磁鋼板

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6252010B2 (ja) 1987-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4099830A (en) Optical systems including polygonal mirrors rotatable about two axes
USRE44886E1 (en) Method and apparatus for improving laser hole resolution
JPS59212183A (ja) レ−ザ−ビ−ムスキヤニング装置
JPS54121249A (en) Laser welding
WO2020004178A1 (ja) 導光装置及びレーザ加工装置
US6834062B2 (en) Method and apparatus for controlling laser energy
JPS6033595B2 (ja) レ−ザ加工装置
JP7323792B2 (ja) レーザー照射装置及び鋼板の加工システム
JPH02122016A (ja) レーザ光による溝部焼入装置
JPH0323610B2 (ja)
JPH0339796B2 (ja)
JPS601912Y2 (ja) レ−ザ加工装置
WO2020004177A1 (ja) 導光装置及びレーザ加工装置
JPS6253566B2 (ja)
JPH01177510A (ja) 像回転アクチェータ装置および複数ビーム集光光学装置
JPH0322277B2 (ja)
JPS6116939Y2 (ja)
JP2002001565A (ja) レーザ加工装置
JPS63128535A (ja) X線源
JPH01262520A (ja) レーザビームスキャナ
JPH1085964A (ja) 配管内面のレーザ照射方法及び装置
JPS5741679A (en) Recording method of hologram
JPS62183440A (ja) 光偏向装置
JPS60245720A (ja) 焼入装置
JPH0261600A (ja) 電子線照射架橋装置