JPS5935890A - レ−ザ−加工装置 - Google Patents
レ−ザ−加工装置Info
- Publication number
- JPS5935890A JPS5935890A JP57144206A JP14420682A JPS5935890A JP S5935890 A JPS5935890 A JP S5935890A JP 57144206 A JP57144206 A JP 57144206A JP 14420682 A JP14420682 A JP 14420682A JP S5935890 A JPS5935890 A JP S5935890A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- preheating
- laser
- workpiece material
- laser beam
- workpiece
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/60—Preliminary treatment
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は例えば炭酸ガスレーザーによるレーザー光線
を用いて１例えばセラミック等の被加工素材を加工する
レーザー加工装置に関するものである。
を用いて１例えばセラミック等の被加工素材を加工する
レーザー加工装置に関するものである。
（１）
第１図目、、従来の炭酸ガスレーザーによるレーザー力
１目−装置＃ｊを示す断面図である。図において（１）
は炭酸ガスレーザー発振装置から出てくるレーザー光線
、（２１は被加工素材、（３）←ｊレーザー光線（１）
を集光１７て被加工素祠（２１に照射するだめのレンズ
。
１目−装置＃ｊを示す断面図である。図において（１）
は炭酸ガスレーザー発振装置から出てくるレーザー光線
、（２１は被加工素材、（３）←ｊレーザー光線（１）
を集光１７て被加工素祠（２１に照射するだめのレンズ
。
（４）はレーザー光＋＊＋ｎで溶融または蒸発した被加
工素材（２）がレンズに付腑し７ないように保護するた
め被加工素材（２１に吹きつけるためのアルゴンガス。
工素材（２）がレンズに付腑し７ないように保護するた
め被加工素材（２１に吹きつけるためのアルゴンガス。
（５）に１アルゴンガス（４）を彼方１１工素材（２）
に吹きつけるだめのガイド管であり、１だレーザー光線
（１）による種々の危険を予防するためのガイド管でも
ある。
に吹きつけるだめのガイド管であり、１だレーザー光線
（１）による種々の危険を予防するためのガイド管でも
ある。
従来のレーザー加工装置けＩ−記のように構成され、後
段に記すように被加工素材ｉ２１を加工するものである
。１ずアルゴンガス（４）を被加工素材（２）の表面に
吹き付ける。次に炭酸ガスレーザーを発振させ、レーザ
ー光線（↓）を被加工素材（２）の表面に照射すると、
レンズ（３１によって果光されたレーザー光線１１）は
被加工素材＋２１を部分的に、かつ瞬時に高温に加熱し
、被加工素材（２）の構成成分を浴融または蒸発させて
、被加工木材（２）を切断または穿孔す（２） る。この被加工素材（２）は数値制御方式により自由に
移動できる架台に乗せられているので、自由に移動でき
る。寸だレーザー光線（１）けパルス発振の場合も、連
続発振の場合もある。
段に記すように被加工素材ｉ２１を加工するものである
。１ずアルゴンガス（４）を被加工素材（２）の表面に
吹き付ける。次に炭酸ガスレーザーを発振させ、レーザ
ー光線（↓）を被加工素材（２）の表面に照射すると、
レンズ（３１によって果光されたレーザー光線１１）は
被加工素材＋２１を部分的に、かつ瞬時に高温に加熱し
、被加工素材（２）の構成成分を浴融または蒸発させて
、被加工木材（２）を切断または穿孔す（２） る。この被加工素材（２）は数値制御方式により自由に
移動できる架台に乗せられているので、自由に移動でき
る。寸だレーザー光線（１）けパルス発振の場合も、連
続発振の場合もある。
従来の炭酸カスレーザーによるレーザー加工装置におい
ては金属及びプラスチックの加工が主体であり、上記の
ような被加工素材には種々の加工を行なうことができた
。ところがセラミックに関１７ては薄いアルミナ基板の
切断るるいは割るだめの刻み目をつける等の加工にしか
使われていなかった。その理由としてはセラミンク表面
に熱歪が生じてセラミックが壊れるという欠点があった
からである。特に応力集中の起こりやすい穿孔のある被
加工素材に、さらに加工を加える場合には。
ては金属及びプラスチックの加工が主体であり、上記の
ような被加工素材には種々の加工を行なうことができた
。ところがセラミックに関１７ては薄いアルミナ基板の
切断るるいは割るだめの刻み目をつける等の加工にしか
使われていなかった。その理由としてはセラミンク表面
に熱歪が生じてセラミックが壊れるという欠点があった
からである。特に応力集中の起こりやすい穿孔のある被
加工素材に、さらに加工を加える場合には。
加工時の熱歪が穿孔の部分に１でおよび破壊するという
欠点があった。
欠点があった。
一般に、レーザー光線が被加工素材の表面に照射され、
被加工素材が浴融あるいは蒸発する際の熱応力σは次式
によって表わされる。
被加工素材が浴融あるいは蒸発する際の熱応力σは次式
によって表わされる。
αＥ
σ−−−（Ｔｍ −Ｔｏ ）
１−ν
（３）
ここで、αは液力＋Ｔ Ｉｉ［累制の熱膨張係数、Ｅは
ヤング率、νはボアンン比、Ｔｍｉ被加工素材の融点ま
たは蒸発温度、′Ｉ′ｏｅま加二［時の被加工素材の周
囲温度である。熱応力σが波力１１工素材の引っ張り強
度を越えると被加工累祠ｔよ破壊する。従って（’１．
’ｍ −′ｒＯ）はできる限り小さい方がよい。
ヤング率、νはボアンン比、Ｔｍｉ被加工素材の融点ま
たは蒸発温度、′Ｉ′ｏｅま加二［時の被加工素材の周
囲温度である。熱応力σが波力１１工素材の引っ張り強
度を越えると被加工累祠ｔよ破壊する。従って（’１．
’ｍ −′ｒＯ）はできる限り小さい方がよい。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので７例えば炭酸ガスレーザーによるレ
ーザー加工装置にνいて、被加工素材のレーザー光線照
射部を予熱する予熱装置を設けることにより、被加工素
材に熱歪を生じないように切断、穿孔、接合等の加工を
行なうことを目的とするものである。。
めになされたもので７例えば炭酸ガスレーザーによるレ
ーザー加工装置にνいて、被加工素材のレーザー光線照
射部を予熱する予熱装置を設けることにより、被加工素
材に熱歪を生じないように切断、穿孔、接合等の加工を
行なうことを目的とするものである。。
第２図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、（１
）〜（５）は−」−記従来装置と全く同一のものである
。（６１け被加工素材（２）を予熱するだめのヒーター
。
）〜（５）は−」−記従来装置と全く同一のものである
。（６１け被加工素材（２）を予熱するだめのヒーター
。
（７）は熱會外に逃がさないようにした断熱耐火煉瓦製
の予熱容器、（８１は断熱劇火煉瓦製の蓋で、ガイド管
（３）に固定されている。予熱装置は（６）〜（８）で
構成される。この予熱容器（７）は蓋に接触した状態で
（４） 数値制御により自由に移動できるように構成されている
。
の予熱容器、（８１は断熱劇火煉瓦製の蓋で、ガイド管
（３）に固定されている。予熱装置は（６）〜（８）で
構成される。この予熱容器（７）は蓋に接触した状態で
（４） 数値制御により自由に移動できるように構成されている
。
上記実施例による装置では、まずヒーター（６１に電流
を流し、被加工素材（２）を予熱しておいてから従来と
同じ様に被加工素材を加工する。
を流し、被加工素材（２）を予熱しておいてから従来と
同じ様に被加工素材を加工する。
また上記実施例において、予熱容器は閉じた容器に限ら
ず２両端が開放されていて、被加工素材が一端から挿入
されて、中央部で予熱され加工され、他端から出ていく
というものでもよい。
ず２両端が開放されていて、被加工素材が一端から挿入
されて、中央部で予熱され加工され、他端から出ていく
というものでもよい。
例えば、被加工素材（２）として、厚み３關の窒化ケイ
素セラミックを５００Ｗの連続発振炭酸ガスレーザーに
よるレーザー光線（１）によって、走査速度０．２ ｍ
１ｍで、 ７ ｍ＋１１ Ｘ ７１１４の角形孔を２個
あけるとする。窒化ケイ素セラミンクが加熱されていな
い場合には、セラミックが破壊しないための安全な孔間
距離は約１０ｗ１ｔである。ところが、上記装置を用い
て、４ｊ１加工素材である窒化ケイ素セラミック（２）
を予め約１０００℃に加熱しておくと、窒化ケイ素の分
解温度（Ｔｍ）は約１９００℃であるので、Ｍ応力は約
、半分になる。従ってセラミックが破壊しないため（５
） の安全な孔間距割け５１１１となり、７より細かい加工
ができる。
素セラミックを５００Ｗの連続発振炭酸ガスレーザーに
よるレーザー光線（１）によって、走査速度０．２ ｍ
１ｍで、 ７ ｍ＋１１ Ｘ ７１１４の角形孔を２個
あけるとする。窒化ケイ素セラミンクが加熱されていな
い場合には、セラミックが破壊しないための安全な孔間
距離は約１０ｗ１ｔである。ところが、上記装置を用い
て、４ｊ１加工素材である窒化ケイ素セラミック（２）
を予め約１０００℃に加熱しておくと、窒化ケイ素の分
解温度（Ｔｍ）は約１９００℃であるので、Ｍ応力は約
、半分になる。従ってセラミックが破壊しないため（５
） の安全な孔間距割け５１１１となり、７より細かい加工
ができる。
第３図はこの発明の他の実施例を示す断面図であり、（
１）〜（５）は上記装）帽と全く同一のものである。
１）〜（５）は上記装）帽と全く同一のものである。
＋９１は赤外線ヒーター、（１１は赤外線ヒーター（９
）より放射される赤外線、 ｔｉｌｌは赤外線（１αを
集光するレンズである。予熱装置は１ｆｌｌ〜（１１１
で構成される。
）より放射される赤外線、 ｔｉｌｌは赤外線（１αを
集光するレンズである。予熱装置は１ｆｌｌ〜（１１１
で構成される。
この装置では、赤外線ヒーター（０１より放射された赤
外線ＯＩがレンズ圓で集光されて被加工素材（２）の表
面に照射され、被加工素材（２）をレーザー光線による
被加工部分の周辺、少なくとも直径５Ｑｉ１１にわたっ
て予熱する。予熱後、従来と同じ様に被加工素材全加工
する。
外線ＯＩがレンズ圓で集光されて被加工素材（２）の表
面に照射され、被加工素材（２）をレーザー光線による
被加工部分の周辺、少なくとも直径５Ｑｉ１１にわたっ
て予熱する。予熱後、従来と同じ様に被加工素材全加工
する。
第４図はこの発明のさらに他の実施例を示す断面図であ
り、（１）〜（５）は上記装置と全く同一のものであり
、 １９１．１１■は第３図と同じものである。ａ２は
赤外線ヒーター（９１を収納する予熱被い、 ＋１３は
赤外線ααを反射するだめの放物反射面、（１１は赤外
線ヒーター＋９１に加工時に飛散する被加工素材＋２１
の溶融物が付着するのを防ぐだめのアルゴンガス＋ａを
噴出（６） させる孔である。予熱装置は＋９１ ＋１１ ＋１２
ｔ＋３１ ＋１４１で構成される。
り、（１）〜（５）は上記装置と全く同一のものであり
、 １９１．１１■は第３図と同じものである。ａ２は
赤外線ヒーター（９１を収納する予熱被い、 ＋１３は
赤外線ααを反射するだめの放物反射面、（１１は赤外
線ヒーター＋９１に加工時に飛散する被加工素材＋２１
の溶融物が付着するのを防ぐだめのアルゴンガス＋ａを
噴出（６） させる孔である。予熱装置は＋９１ ＋１１ ＋１２
ｔ＋３１ ＋１４１で構成される。
なお赤外線ヒーター（９）の破壊を防止するために設け
たガス噴出孔０４１は他の破壊防止処理があれば必要な
ものではない。
たガス噴出孔０４１は他の破壊防止処理があれば必要な
ものではない。
この装置では、被加工素材（２１を赤外線ヒーターを熱
源とする予熱装置により予熱しておき、予熱後従来と同
じ様に被加工素材を加工する。
源とする予熱装置により予熱しておき、予熱後従来と同
じ様に被加工素材を加工する。
以上のように、この発明によればレーザー加工装置にお
いて、被加工素材を予熱する装置を取り付けたことによ
り、加工時の熱応力及び熱歪が小さくなり、セラミ・ン
クの切断、穿孔及び切削の自由度が増し、より細かな加
工が可能になるということを述べたが、被加工素材を接
合する場合にもこの装置が適用できる。例えば、２個の
セラミックをレーザー加工装置を用いて接合する場合に
は。
いて、被加工素材を予熱する装置を取り付けたことによ
り、加工時の熱応力及び熱歪が小さくなり、セラミ・ン
クの切断、穿孔及び切削の自由度が増し、より細かな加
工が可能になるということを述べたが、被加工素材を接
合する場合にもこの装置が適用できる。例えば、２個の
セラミックをレーザー加工装置を用いて接合する場合に
は。
２個のセラミックの接合部分を溶融して接合する方法、
及び２個のセラミックを接着剤で接着し。
及び２個のセラミックを接着剤で接着し。
焼結して接合する方法が考えられる。いずれの場合も接
合部分だけを炭酸ガスレーザーによるレー（７） ザー光線によって高温に加熱し接合するというのは、接
合部分の温＋Ｕ”が低い場合２接合時に破壊したり、冷
却時に熱ｆｌＥによって接合部分が破壊したりしやすい
。この発明の、ｌ：うに予熱装置を設けておくと、接合
部分以外も予熱されて熱応力を小さくでき、１だ予熱装
置Ｗをゆっくり冷却することにより冷却時の熱歪を小さ
くするとともでき、接合部分の破壊をおさえることがで
きる。このようにこの発明はセラミックの接合に対して
も有効な装置である。
合部分だけを炭酸ガスレーザーによるレー（７） ザー光線によって高温に加熱し接合するというのは、接
合部分の温＋Ｕ”が低い場合２接合時に破壊したり、冷
却時に熱ｆｌＥによって接合部分が破壊したりしやすい
。この発明の、ｌ：うに予熱装置を設けておくと、接合
部分以外も予熱されて熱応力を小さくでき、１だ予熱装
置Ｗをゆっくり冷却することにより冷却時の熱歪を小さ
くするとともでき、接合部分の破壊をおさえることがで
きる。このようにこの発明はセラミックの接合に対して
も有効な装置である。
一ヒ記実施例では、いずれも被加工素材を傍熱方式で予
熱する方法を示したが、被加工素材が半導性のセラミッ
ク、例えばＳｉＯセラミックの場合には、第２図のヒー
ター（６）の代わりに高周波誘導加熱器を利用すると、
被加工素材（２）自身の発熱により予熱時に均一な力１
１熱ができるので、他の実施例と同じ効果が得られる。
熱する方法を示したが、被加工素材が半導性のセラミッ
ク、例えばＳｉＯセラミックの場合には、第２図のヒー
ター（６）の代わりに高周波誘導加熱器を利用すると、
被加工素材（２）自身の発熱により予熱時に均一な力１
１熱ができるので、他の実施例と同じ効果が得られる。
又、加工に用いるレーザー光線そのもので被加工＊伺を
予備加熱１〜でおいても、他の実施例と同じ効果が得ら
れる。
予備加熱１〜でおいても、他の実施例と同じ効果が得ら
れる。
（８）
又、この発明は特に熱応力の大きい被加工素材に対して
有効である。
有効である。
以上述べたようにこの発明では、レーザー光線を用いて
被加工素材を加工するレーザー加工装置において、被加
工素材のレーザ光線照射部を予熱する予熱装置を設けた
ことによシ、被加工素材の加工時における熱応力及び熱
歪が小さくなって被加工素材の割れ等の破壊が少なくな
り、被加工素材の切断、穿孔、切削及び接合等の加工が
自由にできるという効果がある。
被加工素材を加工するレーザー加工装置において、被加
工素材のレーザ光線照射部を予熱する予熱装置を設けた
ことによシ、被加工素材の加工時における熱応力及び熱
歪が小さくなって被加工素材の割れ等の破壊が少なくな
り、被加工素材の切断、穿孔、切削及び接合等の加工が
自由にできるという効果がある。
第１図は従来の炭酸ガスレーザーによるレーザー加工装
置を示す断面図、第２図はこの発明の一実施例であるレ
ーザー加工装置を示す断面図、第３図はこの発明の他の
実施例であるレーザー加工装置を示す断面図、第４図は
この発明のさらに他の実施例であるレーザー加工装置を
示す断面図である。 図において（１）はレーザー光線、（２）は被加工素材
。 （６）はヒーター、（７）は予熱容器、（９）は赤外線
ヒータ（９） −である。 なお各図中同一符号は同一または相当部分を示すものと
する。 代理人 葛 野 信 − （１０） 第 ３ 図 ２ ４９０− 富 ４ 国 ！
置を示す断面図、第２図はこの発明の一実施例であるレ
ーザー加工装置を示す断面図、第３図はこの発明の他の
実施例であるレーザー加工装置を示す断面図、第４図は
この発明のさらに他の実施例であるレーザー加工装置を
示す断面図である。 図において（１）はレーザー光線、（２）は被加工素材
。 （６）はヒーター、（７）は予熱容器、（９）は赤外線
ヒータ（９） −である。 なお各図中同一符号は同一または相当部分を示すものと
する。 代理人 葛 野 信 − （１０） 第 ３ 図 ２ ４９０− 富 ４ 国 ！
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 は） レーザー発振器が発生するレーザー光線を用いて
被加工素材を加工するレーザー加工装置において、被加
工素材のレーザー光線照射部を予熱する予熱装置を設け
たことを特徴とするレーザー加工装置。 （２） 予熱装置は被加工素材を収納する予熱容器で
あり、レーザー発振器によるレーザー光線を予熱容器中
の被加工素材に照射するように構成した特許請求の範囲
第１項記載のレーザー加工装置。 （３）予熱容器は高周波誘導加熱器を有している特許請
求の範囲第２項記載のレーザー加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57144206A JPS5935890A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | レ−ザ−加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57144206A JPS5935890A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | レ−ザ−加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5935890A true JPS5935890A (ja) | 1984-02-27 |
Family
ID=15356689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57144206A Pending JPS5935890A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | レ−ザ−加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5935890A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07323385A (ja) * | 1994-06-02 | 1995-12-12 | Souei Tsusho Kk | 脆性材料の割断方法 |
| EP0796695A1 (en) * | 1996-03-23 | 1997-09-24 | British Aerospace Public Limited Company | Method and apparatus for drilling holes in solid material by laser beam irradiation |
| JP2007261665A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Kirin Holdings Co Ltd | 密封容器の製造方法、容器密封システム及び蓋溶接機 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56154290A (en) * | 1980-04-30 | 1981-11-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Laser working device |
-
1982
- 1982-08-20 JP JP57144206A patent/JPS5935890A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56154290A (en) * | 1980-04-30 | 1981-11-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Laser working device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07323385A (ja) * | 1994-06-02 | 1995-12-12 | Souei Tsusho Kk | 脆性材料の割断方法 |
| EP0796695A1 (en) * | 1996-03-23 | 1997-09-24 | British Aerospace Public Limited Company | Method and apparatus for drilling holes in solid material by laser beam irradiation |
| JP2007261665A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Kirin Holdings Co Ltd | 密封容器の製造方法、容器密封システム及び蓋溶接機 |
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